JP2001098981A - 内燃機関の触媒劣化判定装置 - Google Patents
内燃機関の触媒劣化判定装置Info
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 精度よく三元触媒の劣化を判定する。
【解決手段】 酸素吸放出能力を有する三元触媒を内燃
機関の排気通路１１に具備する。また三元触媒上流の排
気通路に排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する上
流側空燃比センサ１３を備えると共に該三元触媒下流の
排気通路に排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する
下流側空燃比センサ１５を備える。上流側空燃比センサ
の出力値により形成される出力軌跡の長さと下流側空燃
比センサの出力値により形成される出力軌跡の長さとを
比較して比較値を算出し、この比較値を予め定められた
判定値と比較することにより三元触媒の劣化を判定す
る。下流側空燃比センサの出力値と前記予め定められた
判定値との少なくとも一方は下流側空燃比センサの出力
値に応じて補正される。
機関の排気通路１１に具備する。また三元触媒上流の排
気通路に排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する上
流側空燃比センサ１３を備えると共に該三元触媒下流の
排気通路に排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する
下流側空燃比センサ１５を備える。上流側空燃比センサ
の出力値により形成される出力軌跡の長さと下流側空燃
比センサの出力値により形成される出力軌跡の長さとを
比較して比較値を算出し、この比較値を予め定められた
判定値と比較することにより三元触媒の劣化を判定す
る。下流側空燃比センサの出力値と前記予め定められた
判定値との少なくとも一方は下流側空燃比センサの出力
値に応じて補正される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の触媒劣化
判定装置に関する。
判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガスを浄化
するための三元触媒を備えた排気浄化装置が公知であ
る。この三元触媒は三元触媒に流入する排気ガスの空燃
比（以下、流入排気空燃比）が理論空燃比である時に排
気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と炭化水素（ＨＣ）と
一酸化炭素（ＣＯ）との三成分を高い浄化率で同時に浄
化できる。このことはＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯの三成分
を高い浄化率で同時に浄化するためには流入排気空燃比
を理論空燃比に維持することが好ましいことを意味す
る。
するための三元触媒を備えた排気浄化装置が公知であ
る。この三元触媒は三元触媒に流入する排気ガスの空燃
比（以下、流入排気空燃比）が理論空燃比である時に排
気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と炭化水素（ＨＣ）と
一酸化炭素（ＣＯ）との三成分を高い浄化率で同時に浄
化できる。このことはＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯの三成分
を高い浄化率で同時に浄化するためには流入排気空燃比
を理論空燃比に維持することが好ましいことを意味す
る。
【０００３】ところが流入排気空燃比を継続的に正確に
理論空燃比に維持することは非常に困難である。そこで
例えば特開平１１−３６８４９号公報に開示されている
内燃機関の排気浄化装置では流入排気空燃比が理論空燃
比よりリーンの時に酸素を吸収し且つ流入排気空燃比が
理論空燃比よりリッチの時に吸収した酸素を放出する酸
素吸放出能力を三元触媒に持たせ、流入排気空燃比が周
期的に理論空燃比よりもリッチとリーンとを繰り返すよ
うに流入排気空燃比を制御し、これにより結果的に全体
として流入排気空燃比が理論空燃比となるようにしてい
る。すなわち流入排気空燃比が理論空燃比よりリッチで
ある時には三元触媒に吸収されている酸素が三元触媒内
の排気ガス中に放出され、結果として流入排気空燃比が
理論空燃比となり、流入排気空燃比が理論空燃比よりリ
ーンである時には排気ガス中の酸素が三元触媒に吸収さ
れ、結果として流入排気空燃比が理論空燃比となる。
理論空燃比に維持することは非常に困難である。そこで
例えば特開平１１−３６８４９号公報に開示されている
内燃機関の排気浄化装置では流入排気空燃比が理論空燃
比よりリーンの時に酸素を吸収し且つ流入排気空燃比が
理論空燃比よりリッチの時に吸収した酸素を放出する酸
素吸放出能力を三元触媒に持たせ、流入排気空燃比が周
期的に理論空燃比よりもリッチとリーンとを繰り返すよ
うに流入排気空燃比を制御し、これにより結果的に全体
として流入排気空燃比が理論空燃比となるようにしてい
る。すなわち流入排気空燃比が理論空燃比よりリッチで
ある時には三元触媒に吸収されている酸素が三元触媒内
の排気ガス中に放出され、結果として流入排気空燃比が
理論空燃比となり、流入排気空燃比が理論空燃比よりリ
ーンである時には排気ガス中の酸素が三元触媒に吸収さ
れ、結果として流入排気空燃比が理論空燃比となる。
【０００４】ところで三元触媒が劣化した時、主には酸
素吸放出能力が低下した時には三元触媒は排気ガス中の
三成分を高い浄化率で同時に浄化できない。そこで上記
公報に開示されている排気浄化装置では三元触媒上流お
よび下流の排気通路に配置された二つの空燃比センサの
出力を利用して三元触媒の劣化を判定している。すなわ
ち三元触媒上流の空燃比センサ（以下、上流側空燃比セ
ンサ）は三元触媒に流入する前の排気ガスの空燃比に対
応した出力値を出力する。上述したように流入排気空燃
比は周期的に理論空燃比よりもリッチとリーンとを繰り
返すように制御されているので上流側空燃比センサの出
力値はリッチ空燃比に対応した比較的高い値とリーン空
燃比に対応した比較的低い値とを交互に出力する。一
方、三元触媒下流の空燃比センサ（以下、下流側空燃比
センサ）は三元触媒から流出した排気ガスの空燃比に対
応した出力値を出力する。上述したように三元触媒は酸
素吸放出能力を有するので流入排気空燃比の増大と減少
との繰り返しは三元触媒により除去される。このため三
元触媒が正常に機能していれば下流側空燃比センサの出
力値はリッチ空燃比に対応した比較的高い値とリーン空
燃比に対応した比較的低い値とを交互に出力するものの
上流側空燃比センサの出力値の変動より長い周期で変動
する。
素吸放出能力が低下した時には三元触媒は排気ガス中の
三成分を高い浄化率で同時に浄化できない。そこで上記
公報に開示されている排気浄化装置では三元触媒上流お
よび下流の排気通路に配置された二つの空燃比センサの
出力を利用して三元触媒の劣化を判定している。すなわ
ち三元触媒上流の空燃比センサ（以下、上流側空燃比セ
ンサ）は三元触媒に流入する前の排気ガスの空燃比に対
応した出力値を出力する。上述したように流入排気空燃
比は周期的に理論空燃比よりもリッチとリーンとを繰り
返すように制御されているので上流側空燃比センサの出
力値はリッチ空燃比に対応した比較的高い値とリーン空
燃比に対応した比較的低い値とを交互に出力する。一
方、三元触媒下流の空燃比センサ（以下、下流側空燃比
センサ）は三元触媒から流出した排気ガスの空燃比に対
応した出力値を出力する。上述したように三元触媒は酸
素吸放出能力を有するので流入排気空燃比の増大と減少
との繰り返しは三元触媒により除去される。このため三
元触媒が正常に機能していれば下流側空燃比センサの出
力値はリッチ空燃比に対応した比較的高い値とリーン空
燃比に対応した比較的低い値とを交互に出力するものの
上流側空燃比センサの出力値の変動より長い周期で変動
する。
【０００５】ところが三元触媒が劣化している場合には
流入排気空燃比の増大と減少との繰り返しは三元触媒に
より除去されず、下流側空燃比センサの出力値は三元触
媒が正常である場合に比べて短い周期で変動する。そこ
で上記公報に開示されている排気浄化装置では上流側空
燃比センサの出力値により形成される出力軌跡の長さに
対する下流側空燃比センサの出力値により形成される出
力軌跡の長さ（以下、下流側軌跡長）の比を算出し、こ
の比が予め定められた判定値より大きくなった時に三元
触媒が劣化していると判定する。
流入排気空燃比の増大と減少との繰り返しは三元触媒に
より除去されず、下流側空燃比センサの出力値は三元触
媒が正常である場合に比べて短い周期で変動する。そこ
で上記公報に開示されている排気浄化装置では上流側空
燃比センサの出力値により形成される出力軌跡の長さに
対する下流側空燃比センサの出力値により形成される出
力軌跡の長さ（以下、下流側軌跡長）の比を算出し、こ
の比が予め定められた判定値より大きくなった時に三元
触媒が劣化していると判定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示されて
いる排気浄化装置では三元触媒から流出した排気ガスの
空燃比（以下、流出排気空燃比）の変動に比例して下流
側軌跡長が増大することを前提としている。ところが実
際には下流側空燃比センサの出力特性に起因して下流側
軌跡長は流出排気空燃比の変動に比例して増大するとは
限らない。すなわち単位排気空燃比変化量当たりの下流
側空燃比センサの出力値の変化量は例えば排気空燃比の
リッチ度合いが比較的大きい領域では比較的小さく、排
気空燃比のリッチ度合いが比較的小さい領域では比較的
大きい。すなわちリッチ度合いが比較的大きい領域で排
気空燃比が変動しても下流側軌跡長の変化は比較的小さ
い。したがってこの場合には三元触媒が劣化しているに
もかかわらず劣化していないと判定されてしまう。
いる排気浄化装置では三元触媒から流出した排気ガスの
空燃比（以下、流出排気空燃比）の変動に比例して下流
側軌跡長が増大することを前提としている。ところが実
際には下流側空燃比センサの出力特性に起因して下流側
軌跡長は流出排気空燃比の変動に比例して増大するとは
限らない。すなわち単位排気空燃比変化量当たりの下流
側空燃比センサの出力値の変化量は例えば排気空燃比の
リッチ度合いが比較的大きい領域では比較的小さく、排
気空燃比のリッチ度合いが比較的小さい領域では比較的
大きい。すなわちリッチ度合いが比較的大きい領域で排
気空燃比が変動しても下流側軌跡長の変化は比較的小さ
い。したがってこの場合には三元触媒が劣化しているに
もかかわらず劣化していないと判定されてしまう。
【０００７】そこで本発明の目的は精度よく三元触媒の
劣化を判定することにある。
劣化を判定することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に一番目の発明によれば、酸素吸放出能力を有する三元
触媒を内燃機関の排気通路に具備し、該三元触媒上流の
排気通路に排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する
上流側空燃比センサを備えると共に該三元触媒下流の排
気通路に排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する下
流側空燃比センサを備え、上流側空燃比センサの出力値
により形成される出力軌跡の長さと下流側空燃比センサ
の出力値により形成される出力軌跡の長さとを比較して
比較値を算出し、該比較値を予め定められた判定値と比
較することにより三元触媒の劣化を判定する内燃機関の
触媒劣化判定装置において、下流側空燃比センサの出力
値と前記予め定められた判定値との少なくとも一方を下
流側空燃比センサの出力値に応じて補正する。
に一番目の発明によれば、酸素吸放出能力を有する三元
触媒を内燃機関の排気通路に具備し、該三元触媒上流の
排気通路に排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する
上流側空燃比センサを備えると共に該三元触媒下流の排
気通路に排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する下
流側空燃比センサを備え、上流側空燃比センサの出力値
により形成される出力軌跡の長さと下流側空燃比センサ
の出力値により形成される出力軌跡の長さとを比較して
比較値を算出し、該比較値を予め定められた判定値と比
較することにより三元触媒の劣化を判定する内燃機関の
触媒劣化判定装置において、下流側空燃比センサの出力
値と前記予め定められた判定値との少なくとも一方を下
流側空燃比センサの出力値に応じて補正する。
【０００９】二番目の発明によれば、一番目の発明にお
いて前記下流側空燃比センサの出力値と前記予め定めら
れた判定値との少なくとも一方を補正する補正量は理論
空燃比に対応する下流側空燃比センサの出力値と前記下
流側空燃比センサの出力値との差が大きいほど大きい。
三番目の発明によれば、一番目の発明において上流側空
燃比センサおよび下流側空燃比センサは排気ガス中の酸
素濃度に応じた出力値を出力する酸素センサである。
いて前記下流側空燃比センサの出力値と前記予め定めら
れた判定値との少なくとも一方を補正する補正量は理論
空燃比に対応する下流側空燃比センサの出力値と前記下
流側空燃比センサの出力値との差が大きいほど大きい。
三番目の発明によれば、一番目の発明において上流側空
燃比センサおよび下流側空燃比センサは排気ガス中の酸
素濃度に応じた出力値を出力する酸素センサである。
【００１０】四番目の発明によれば、一番目の発明にお
いて前記比較値が上流側空燃比センサの出力値により形
成される出力軌跡の長さと下流側空燃比センサの出力値
により形成される出力軌跡の長さとの比である。
いて前記比較値が上流側空燃比センサの出力値により形
成される出力軌跡の長さと下流側空燃比センサの出力値
により形成される出力軌跡の長さとの比である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の触
媒劣化判定装置の実施例を説明する。初めに本発明の触
媒劣化判定装置を含む内燃機関の全体構成を図１を参照
して説明する。図１は本発明の触媒劣化判定装置を内燃
機関に適用した場合の実施例を示している。図１におい
て１は機関本体である。機関本体１の各気筒の吸気ポー
ト１ａには吸気マニホルド２ａが接続される。吸気マニ
ホルド２ａは共通のサージタンク２ｂを介して吸気通路
２に接続される。吸気通路２には機関本体１への吸入空
気量を検出するためのエアフローメータ３が配置され
る。さらに吸気通路２にはアクセルペダル１６ａの操作
量に応じた開度をとるスロットル弁１６が配置される。
スロットル弁１６近傍にはスロットル弁１６の全閉時に
アイドル状態を示す信号を発生するアイドルスイッチ１
７が配置される。また各気筒の吸気ポート１ａ近傍の吸
気マニホルド２ａには燃料噴射弁７が配置される。燃料
噴射弁７は後述する制御回路１０からの信号に応じて開
弁し、加圧燃料を各気筒の吸気ポート１ａに噴射する。
また機関本体１には内燃機関の気筒内の燃料を点火する
ための点火栓１４が配置される。
媒劣化判定装置の実施例を説明する。初めに本発明の触
媒劣化判定装置を含む内燃機関の全体構成を図１を参照
して説明する。図１は本発明の触媒劣化判定装置を内燃
機関に適用した場合の実施例を示している。図１におい
て１は機関本体である。機関本体１の各気筒の吸気ポー
ト１ａには吸気マニホルド２ａが接続される。吸気マニ
ホルド２ａは共通のサージタンク２ｂを介して吸気通路
２に接続される。吸気通路２には機関本体１への吸入空
気量を検出するためのエアフローメータ３が配置され
る。さらに吸気通路２にはアクセルペダル１６ａの操作
量に応じた開度をとるスロットル弁１６が配置される。
スロットル弁１６近傍にはスロットル弁１６の全閉時に
アイドル状態を示す信号を発生するアイドルスイッチ１
７が配置される。また各気筒の吸気ポート１ａ近傍の吸
気マニホルド２ａには燃料噴射弁７が配置される。燃料
噴射弁７は後述する制御回路１０からの信号に応じて開
弁し、加圧燃料を各気筒の吸気ポート１ａに噴射する。
また機関本体１には内燃機関の気筒内の燃料を点火する
ための点火栓１４が配置される。
【００１２】機関本体１の各気筒の排気ポート１ｂには
排気マニホルド１１ａが接続される。排気マニホルド１
１ａは排気通路１１に接続される。排気通路１１には触
媒コンバータ１２が配置される。触媒コンバータ１２は
三元触媒を内蔵する。三元触媒は図２に示したように三
元触媒に流入する排気ガスの空燃比（以下、流入排気空
燃比）が理論空燃比よりリッチである時にはＮＯｘを略
１００％ほど浄化する。一方、流入排気空燃比が理論空
燃比よりリーンである時にはＨＣおよびＣＯを略１００
％ほど浄化する。したがって三元触媒は流入排気空燃比
が理論空燃比である時にＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを高い
浄化率で同時に浄化できる。また三元触媒は流入排気空
燃比がリーンである時に排気ガス中の酸素を吸収する酸
素吸収能力と、流入排気空燃比がリッチである時に吸収
されている酸素を放出する酸素放出能力とを有する。
排気マニホルド１１ａが接続される。排気マニホルド１
１ａは排気通路１１に接続される。排気通路１１には触
媒コンバータ１２が配置される。触媒コンバータ１２は
三元触媒を内蔵する。三元触媒は図２に示したように三
元触媒に流入する排気ガスの空燃比（以下、流入排気空
燃比）が理論空燃比よりリッチである時にはＮＯｘを略
１００％ほど浄化する。一方、流入排気空燃比が理論空
燃比よりリーンである時にはＨＣおよびＣＯを略１００
％ほど浄化する。したがって三元触媒は流入排気空燃比
が理論空燃比である時にＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを高い
浄化率で同時に浄化できる。また三元触媒は流入排気空
燃比がリーンである時に排気ガス中の酸素を吸収する酸
素吸収能力と、流入排気空燃比がリッチである時に吸収
されている酸素を放出する酸素放出能力とを有する。
【００１３】触媒コンバータ１２の上流側の排気通路１
１には上流側空燃比センサ１３が配置される。一方、触
媒コンバータ１２の下流側の排気通路１１には下流側空
燃比センサ１５が配置される。本実施例では排気ガス中
の酸素濃度に応じた電圧を出力するＯ2 センサが空燃比
センサ１３、１５として用いられる。このＯ2 センサは
図３に示したように排気空燃比が理論空燃比よりリーン
である時にほぼ０Ｖの電圧を出力し、理論空燃比よりリ
ッチである時にほぼ１Ｖの電圧を出力し、理論空燃比近
傍で比較的急激に変化して理論空燃比に相当する電圧Ｖ
R を横切る。すなわちＯ2 センサは排気空燃比が理論空
燃比に対してリーンであるかリッチであるかに応じて異
なる値の電圧を出力する。
１には上流側空燃比センサ１３が配置される。一方、触
媒コンバータ１２の下流側の排気通路１１には下流側空
燃比センサ１５が配置される。本実施例では排気ガス中
の酸素濃度に応じた電圧を出力するＯ2 センサが空燃比
センサ１３、１５として用いられる。このＯ2 センサは
図３に示したように排気空燃比が理論空燃比よりリーン
である時にほぼ０Ｖの電圧を出力し、理論空燃比よりリ
ッチである時にほぼ１Ｖの電圧を出力し、理論空燃比近
傍で比較的急激に変化して理論空燃比に相当する電圧Ｖ
R を横切る。すなわちＯ2 センサは排気空燃比が理論空
燃比に対してリーンであるかリッチであるかに応じて異
なる値の電圧を出力する。
【００１４】さらに機関本体１の点火ディストリビュー
タ４にはそれぞれ機関クランク軸の一定回転毎にパルス
信号を発生する二つのクランク角センサ５および６が配
置される。本実施例ではクランク角センサ５は例えば特
定の気筒が圧縮上死点に到達する毎（すなわちクランク
回転角７２０°毎）に基準位置検出用のパルス信号を出
力する。一方、クランク角センサ６は例えばクランク角
３０°毎にクランク回転角検出用のパルス信号を出力す
る。
タ４にはそれぞれ機関クランク軸の一定回転毎にパルス
信号を発生する二つのクランク角センサ５および６が配
置される。本実施例ではクランク角センサ５は例えば特
定の気筒が圧縮上死点に到達する毎（すなわちクランク
回転角７２０°毎）に基準位置検出用のパルス信号を出
力する。一方、クランク角センサ６は例えばクランク角
３０°毎にクランク回転角検出用のパルス信号を出力す
る。
【００１５】機関本体１のシリンダブロックのウォータ
ジャケット８には機関冷却水の温度に応じた電圧を出力
する冷却水温度センサ９が配置される。制御回路１０は
双方向バス４１により相互に連結されたＣＰＵ（マイク
ロプロセッサ）４２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）４
３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４４、Ｂ−ＲＡ
Ｍ（バックアップＲＡＭ）４５、入力ポート４６、およ
び出力ポート４７を有する。エアフローメータ３、冷却
水温度センサ９、空燃比センサ１３および１５、ならび
にアイドルスイッチ１７の出力電力はそれぞれ対応する
ＡＤ変換器４８を介して入力ポート４６に入力される。
またクランク角センサ５および６の出力電圧は直接入力
ポート４６に入力される。一方、出力ポート４７はそれ
ぞれ対応する駆動回路４９を介して燃料噴射弁７、点火
栓１４、およびアラーム４０に接続される。
ジャケット８には機関冷却水の温度に応じた電圧を出力
する冷却水温度センサ９が配置される。制御回路１０は
双方向バス４１により相互に連結されたＣＰＵ（マイク
ロプロセッサ）４２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）４
３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４４、Ｂ−ＲＡ
Ｍ（バックアップＲＡＭ）４５、入力ポート４６、およ
び出力ポート４７を有する。エアフローメータ３、冷却
水温度センサ９、空燃比センサ１３および１５、ならび
にアイドルスイッチ１７の出力電力はそれぞれ対応する
ＡＤ変換器４８を介して入力ポート４６に入力される。
またクランク角センサ５および６の出力電圧は直接入力
ポート４６に入力される。一方、出力ポート４７はそれ
ぞれ対応する駆動回路４９を介して燃料噴射弁７、点火
栓１４、およびアラーム４０に接続される。
【００１６】次に本発明の触媒劣化判定装置の作動を説
明する前に流入排気空燃比を目標空燃比とする制御を説
明する。この空燃比制御には概して二つの制御が含まれ
る。一つは流入排気空燃比を目標空燃比とするために必
要な量の燃料を燃料噴射弁から噴射するための燃料噴射
弁の開弁時間を算出する制御であり、もう一つは実際の
流入排気空燃比を検出し、この検出された流入排気空燃
比に基づいて燃料噴射弁の開弁時間、すなわち空燃比を
補正するための空燃比補正係数を算出する制御である。
明する前に流入排気空燃比を目標空燃比とする制御を説
明する。この空燃比制御には概して二つの制御が含まれ
る。一つは流入排気空燃比を目標空燃比とするために必
要な量の燃料を燃料噴射弁から噴射するための燃料噴射
弁の開弁時間を算出する制御であり、もう一つは実際の
流入排気空燃比を検出し、この検出された流入排気空燃
比に基づいて燃料噴射弁の開弁時間、すなわち空燃比を
補正するための空燃比補正係数を算出する制御である。
【００１７】初めに燃料噴射弁の開弁時間の算出を図４
のフローチャートを参照して説明する。初めにステップ
１０１においてエアフローメータ３により検出された吸
入空気量Ｑとクランク角センサ５および６の検出データ
に基づいて算出された機関回転数Ｎｅとから機関一回転
当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎｅを算出する。次いでステッ
プ１０２において基本燃料噴射時間ＴＡＵＰを式ＴＡＵ
Ｐ＝α×Ｑ／Ｎｅに従って算出する。ここで基本燃料噴
射時間ＴＡＵＰは気筒内に供給される燃料と空気との混
合気の空燃比を目標空燃比とするのに必要な燃料噴射時
間である。またαは定数である。
のフローチャートを参照して説明する。初めにステップ
１０１においてエアフローメータ３により検出された吸
入空気量Ｑとクランク角センサ５および６の検出データ
に基づいて算出された機関回転数Ｎｅとから機関一回転
当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎｅを算出する。次いでステッ
プ１０２において基本燃料噴射時間ＴＡＵＰを式ＴＡＵ
Ｐ＝α×Ｑ／Ｎｅに従って算出する。ここで基本燃料噴
射時間ＴＡＵＰは気筒内に供給される燃料と空気との混
合気の空燃比を目標空燃比とするのに必要な燃料噴射時
間である。またαは定数である。
【００１８】次いでステップ１０３において実際の燃料
噴射時間ＴＡＵが式ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×ＦＡＦ×β×γ
に従って算出される。ここでＦＡＦは後述するフローチ
ャートに従って算出される空燃比補正係数である。また
β、γはそれぞれ機関運転状態に応じて決まる定数であ
る。次いでステップ１０４において燃料噴射時間ＴＡＵ
がセットされ、この燃料噴射時間ＴＡＵに応じた量の燃
料が燃料噴射弁７から噴射される。
噴射時間ＴＡＵが式ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×ＦＡＦ×β×γ
に従って算出される。ここでＦＡＦは後述するフローチ
ャートに従って算出される空燃比補正係数である。また
β、γはそれぞれ機関運転状態に応じて決まる定数であ
る。次いでステップ１０４において燃料噴射時間ＴＡＵ
がセットされ、この燃料噴射時間ＴＡＵに応じた量の燃
料が燃料噴射弁７から噴射される。
【００１９】次に空燃比補正係数ＦＡＦを算出する制御
を初めに簡単に説明し、後にフローチャートを用いて詳
細に説明する。なお以下では目標空燃比を理論空燃比よ
り僅かばかりリッチに設定した場合を説明する。こうす
ることには次のような理由がある。上述したように三元
触媒は流入排気空燃比が理論空燃比である時にＮＯｘ、
ＨＣおよびＣＯを高い浄化率で同時に浄化できる。しか
しながら現実的には流入排気空燃比を常に理論空燃比に
維持することは非常に困難であるので三元触媒に酸素吸
放出能力を持たせ、理論空燃比よりリッチとリーンとを
繰り返す流入排気空燃比が結果的に理論空燃比となるよ
うにしてもよい。しかしながらこの三元触媒の酸素吸放
出能力により或る程度は流入排気空燃比を理論空燃比に
維持することはできるが完全に理論空燃比に維持するこ
とはできない。このような事情を鑑みると次のような不
具合が生じてしまう。すなわち図２を参照すると判るよ
うに流入排気空燃比が理論空燃比よりリッチ側にずれた
場合にはＮＯｘ浄化率はほぼ１００％に近いがＨＣ浄化
率およびＣＯ浄化率は低下してしまう。しかしながらこ
のＨＣ浄化率およびＣＯ浄化率の低下度合いは流入排気
空燃比が理論空燃比よりリーン側にずれた場合における
ＮＯｘ浄化率の低下度合いに比べて小さい。したがって
全体としてＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯの三成分を高い浄化
率で浄化し、特に三元触媒から流出するＮＯｘの量を低
く抑制するという観点から流入排気空燃比が理論空燃比
より僅かにリッチとなるように空燃比を制御することが
望ましい。これらの事情から本実施例では流入排気空燃
比が理論空燃比より僅かにリッチとなるように空燃比を
制御し、流入排気空燃比が図２の領域Ｘ内で変動するよ
うにする。
を初めに簡単に説明し、後にフローチャートを用いて詳
細に説明する。なお以下では目標空燃比を理論空燃比よ
り僅かばかりリッチに設定した場合を説明する。こうす
ることには次のような理由がある。上述したように三元
触媒は流入排気空燃比が理論空燃比である時にＮＯｘ、
ＨＣおよびＣＯを高い浄化率で同時に浄化できる。しか
しながら現実的には流入排気空燃比を常に理論空燃比に
維持することは非常に困難であるので三元触媒に酸素吸
放出能力を持たせ、理論空燃比よりリッチとリーンとを
繰り返す流入排気空燃比が結果的に理論空燃比となるよ
うにしてもよい。しかしながらこの三元触媒の酸素吸放
出能力により或る程度は流入排気空燃比を理論空燃比に
維持することはできるが完全に理論空燃比に維持するこ
とはできない。このような事情を鑑みると次のような不
具合が生じてしまう。すなわち図２を参照すると判るよ
うに流入排気空燃比が理論空燃比よりリッチ側にずれた
場合にはＮＯｘ浄化率はほぼ１００％に近いがＨＣ浄化
率およびＣＯ浄化率は低下してしまう。しかしながらこ
のＨＣ浄化率およびＣＯ浄化率の低下度合いは流入排気
空燃比が理論空燃比よりリーン側にずれた場合における
ＮＯｘ浄化率の低下度合いに比べて小さい。したがって
全体としてＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯの三成分を高い浄化
率で浄化し、特に三元触媒から流出するＮＯｘの量を低
く抑制するという観点から流入排気空燃比が理論空燃比
より僅かにリッチとなるように空燃比を制御することが
望ましい。これらの事情から本実施例では流入排気空燃
比が理論空燃比より僅かにリッチとなるように空燃比を
制御し、流入排気空燃比が図２の領域Ｘ内で変動するよ
うにする。
【００２０】本実施例の空燃比補正係数ＦＡＦの算出を
説明する。なお燃料噴射時間ＴＡＵを算出するための式
ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×ＦＡＦ×β×γを参照すると判るよ
うに空燃比補正係数ＦＡＦを増大すると燃料噴射時間Ｔ
ＡＵが長くなり、したがって流入排気空燃比のリッチ度
合いが大きくなる。一方、空燃比補正係数ＦＡＦを減少
すると燃料噴射時間ＴＡＵが短くなり、したがって流入
排気空燃比のリーン度合いが大きくなる。
説明する。なお燃料噴射時間ＴＡＵを算出するための式
ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×ＦＡＦ×β×γを参照すると判るよ
うに空燃比補正係数ＦＡＦを増大すると燃料噴射時間Ｔ
ＡＵが長くなり、したがって流入排気空燃比のリッチ度
合いが大きくなる。一方、空燃比補正係数ＦＡＦを減少
すると燃料噴射時間ＴＡＵが短くなり、したがって流入
排気空燃比のリーン度合いが大きくなる。
【００２１】空燃比補正係数ＦＡＦは流入排気空燃比が
目標空燃比（本実施例では理論空燃比より僅かにリッチ
である空燃比）よりリッチであることが上流側空燃比セ
ンサ１３により検出されている間は徐々に減少せしめら
れる。これにより流入排気空燃比のリッチ度合いが小さ
くなる。一方、空燃比補正係数ＦＡＦは流入排気空燃比
が目標空燃比よりリーンであることが上流側空燃比セン
サ１３により検出されている間は徐々に増大せしめられ
る。これにより流入排気空燃比のリッチ度合いが大きく
なる。こうして本実施例では流入排気空燃比が目標空燃
比近傍に維持される。
目標空燃比（本実施例では理論空燃比より僅かにリッチ
である空燃比）よりリッチであることが上流側空燃比セ
ンサ１３により検出されている間は徐々に減少せしめら
れる。これにより流入排気空燃比のリッチ度合いが小さ
くなる。一方、空燃比補正係数ＦＡＦは流入排気空燃比
が目標空燃比よりリーンであることが上流側空燃比セン
サ１３により検出されている間は徐々に増大せしめられ
る。これにより流入排気空燃比のリッチ度合いが大きく
なる。こうして本実施例では流入排気空燃比が目標空燃
比近傍に維持される。
【００２２】ところで本実施例では目標空燃比からずれ
ている流入排気空燃比をできるだけ素早く目標空燃比に
近づけるために次のような制御を行う。下流側空燃比セ
ンサ１５は三元触媒から流出した排気ガスの空燃比（以
下、流出排気空燃比）を検出する。ここで下流側空燃比
センサ１５の出力値は目標空燃比に対応する電圧値を横
切って比較的長い周期で変動する。下流側空燃比センサ
１５が流出排気空燃比がリッチであることを出力する期
間（以下、リッチ出力期間）が長い時には流入排気空燃
比のリッチ度合いが比較的大きい値まで補正されている
ことを意味する。したがって本実施例ではリッチ出力期
間が長いほど素早く流入排気空燃比のリッチ度合いが低
下するように空燃比補正係数をスキップ的に大きく減少
させる。一方、下流側空燃比センサが流出排気空燃比が
リーンであることを出力する期間（以下、リーン出力期
間）が長い時には流入排気空燃比のリーン度合いが比較
的大きい値まで補正されていることを意味する。したが
って本実施例ではリーン出力期間が長いほど素早く流入
排気空燃比のリーン度合いが低下するように空燃比補正
係数をスキップ的に大きく増大させる。これにより流入
排気空燃比がより精度高く目標空燃比近傍に維持され
る。
ている流入排気空燃比をできるだけ素早く目標空燃比に
近づけるために次のような制御を行う。下流側空燃比セ
ンサ１５は三元触媒から流出した排気ガスの空燃比（以
下、流出排気空燃比）を検出する。ここで下流側空燃比
センサ１５の出力値は目標空燃比に対応する電圧値を横
切って比較的長い周期で変動する。下流側空燃比センサ
１５が流出排気空燃比がリッチであることを出力する期
間（以下、リッチ出力期間）が長い時には流入排気空燃
比のリッチ度合いが比較的大きい値まで補正されている
ことを意味する。したがって本実施例ではリッチ出力期
間が長いほど素早く流入排気空燃比のリッチ度合いが低
下するように空燃比補正係数をスキップ的に大きく減少
させる。一方、下流側空燃比センサが流出排気空燃比が
リーンであることを出力する期間（以下、リーン出力期
間）が長い時には流入排気空燃比のリーン度合いが比較
的大きい値まで補正されていることを意味する。したが
って本実施例ではリーン出力期間が長いほど素早く流入
排気空燃比のリーン度合いが低下するように空燃比補正
係数をスキップ的に大きく増大させる。これにより流入
排気空燃比がより精度高く目標空燃比近傍に維持され
る。
【００２３】次に空燃比補正係数を算出する制御を図５
および図６のフローチャートを参照して詳細に説明す
る。図５のフローチャートを参照すると初めにステップ
２０１において空燃比フィードバック制御を実行する条
件（以下、フィードバック実行条件）が成立しているか
否か、すなわちＦ／Ｂ中であるか否かが判別される。本
実施例でのフィードバック実行条件は例えば空燃比セン
サが活性化していること、機関暖機が完了しているこ
と、一時的に燃料の噴射を停止する燃料カット処理を解
除してから予め定められた時間が経過していること等で
ある。ステップ２０１においてＦ／Ｂ中であると判別さ
れた時にはステップ２０２に進んで上流側空燃比センサ
１３の出力電圧ＶＯＭが理論空燃比に相当する基準出力
値ＶR1に予め定められた係数Ａを加えた値以下である
（ＶＯＭ≦ＶR1＋Ａ）か否かが判別される。すなわち流
入排気空燃比が目標空燃比よりリーンであるか否かが判
別される。
および図６のフローチャートを参照して詳細に説明す
る。図５のフローチャートを参照すると初めにステップ
２０１において空燃比フィードバック制御を実行する条
件（以下、フィードバック実行条件）が成立しているか
否か、すなわちＦ／Ｂ中であるか否かが判別される。本
実施例でのフィードバック実行条件は例えば空燃比セン
サが活性化していること、機関暖機が完了しているこ
と、一時的に燃料の噴射を停止する燃料カット処理を解
除してから予め定められた時間が経過していること等で
ある。ステップ２０１においてＦ／Ｂ中であると判別さ
れた時にはステップ２０２に進んで上流側空燃比センサ
１３の出力電圧ＶＯＭが理論空燃比に相当する基準出力
値ＶR1に予め定められた係数Ａを加えた値以下である
（ＶＯＭ≦ＶR1＋Ａ）か否かが判別される。すなわち流
入排気空燃比が目標空燃比よりリーンであるか否かが判
別される。
【００２４】ステップ２０２においてＶＯＭ≦ＶR1＋Ａ
であると判別された時には流入排気空燃比がリーンであ
ると判断し、流入排気空燃比のリーン度合いを小さくす
べくステップ２０３に進む。ステップ２０３では上流側
空燃比センサ１３の出力電圧が目標空燃比よりリッチか
らリーンに反転したか否かが判別される。ステップ２０
３において上流側空燃比センサ１３の出力電圧が反転し
たと判別された時にはステップ２０４に進んで空燃比補
正係数ＦＡＦをスキップ増大量ＲＳＲだけ比較的大きく
スキップ的に増大する。一方、ステップ２０３において
上流側空燃比センサ１３の出力電圧が反転していないと
判別された時にはステップ２０６に進んで空燃比補正係
数ＦＡＦを定数ＫＩＲだけ比較的小さく増大する。した
がってここでは流入排気空燃比が目標空燃比よりリーン
となった直後にスキップ的に流入排気空燃比のリーン度
合いが小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦが増大せ
しめられ、その後は徐々に流入排気空燃比のリーン度合
いが小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦが増大せし
められる。
であると判別された時には流入排気空燃比がリーンであ
ると判断し、流入排気空燃比のリーン度合いを小さくす
べくステップ２０３に進む。ステップ２０３では上流側
空燃比センサ１３の出力電圧が目標空燃比よりリッチか
らリーンに反転したか否かが判別される。ステップ２０
３において上流側空燃比センサ１３の出力電圧が反転し
たと判別された時にはステップ２０４に進んで空燃比補
正係数ＦＡＦをスキップ増大量ＲＳＲだけ比較的大きく
スキップ的に増大する。一方、ステップ２０３において
上流側空燃比センサ１３の出力電圧が反転していないと
判別された時にはステップ２０６に進んで空燃比補正係
数ＦＡＦを定数ＫＩＲだけ比較的小さく増大する。した
がってここでは流入排気空燃比が目標空燃比よりリーン
となった直後にスキップ的に流入排気空燃比のリーン度
合いが小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦが増大せ
しめられ、その後は徐々に流入排気空燃比のリーン度合
いが小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦが増大せし
められる。
【００２５】一方、ステップ２０２においてＶＯＭ＞Ｖ
R1＋Ａであると判別された時には流入排気空燃比がリッ
チであると判断し、流入排気空燃比のリッチ度合いを小
さくすべくステップ２０７に進む。ステップ２０７では
上流側空燃比センサ１３の出力電圧が目標空燃比よりリ
ーンからリッチに反転したか否かが判別される。ステッ
プ２０７において上流側空燃比センサ１３の出力電圧が
反転したと判別された時にはステップ２０８に進んで空
燃比補正係数ＦＡＦをスキップ減少量ＲＳＬだけ比較的
大きくスキップ的に減少する。一方、ステップ２０７に
おいて上流側空燃比センサ１３の出力電圧が反転してい
ないと判別された時にはステップ２０９に進んで空燃比
補正係数ＦＡＦを定数ＫＩＬだけ比較的小さく減少す
る。したがってここでは流入排気空燃比が目標空燃比よ
りリッチとなった直後にスキップ的に流入排気空燃比の
リッチ度合いが小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦ
が減少せしめられ、その後は徐々に流入排気空燃比のリ
ッチ度合いが小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦが
減少せしめられる。
R1＋Ａであると判別された時には流入排気空燃比がリッ
チであると判断し、流入排気空燃比のリッチ度合いを小
さくすべくステップ２０７に進む。ステップ２０７では
上流側空燃比センサ１３の出力電圧が目標空燃比よりリ
ーンからリッチに反転したか否かが判別される。ステッ
プ２０７において上流側空燃比センサ１３の出力電圧が
反転したと判別された時にはステップ２０８に進んで空
燃比補正係数ＦＡＦをスキップ減少量ＲＳＬだけ比較的
大きくスキップ的に減少する。一方、ステップ２０７に
おいて上流側空燃比センサ１３の出力電圧が反転してい
ないと判別された時にはステップ２０９に進んで空燃比
補正係数ＦＡＦを定数ＫＩＬだけ比較的小さく減少す
る。したがってここでは流入排気空燃比が目標空燃比よ
りリッチとなった直後にスキップ的に流入排気空燃比の
リッチ度合いが小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦ
が減少せしめられ、その後は徐々に流入排気空燃比のリ
ッチ度合いが小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦが
減少せしめられる。
【００２６】なおステップ２０５では空燃比補正係数Ｆ
ＡＦがその許容最小値と許容最大値との間となるように
空燃比補正係数ＦＡＦをガード処理する。次に図６のフ
ローチャートを参照すると初めにステップ３０１におい
て空燃比フィードバック制御を実行できる条件が満たさ
れているか否かが判別される。すなわちＦ／Ｂ中である
か否かが判別される。ここでの条件は図５での条件に加
えて機関がアイドル運転中でないことが条件とされる。
ステップ３０１においてＦ／Ｂ中であると判別された時
にはステップ３０２に進んで下流側空燃比センサ１５の
出力電圧が理論空燃比に相当する値ＶR2に予め定められ
た値Ｂを加えた値以下である（ＶＯＳ≦ＶR2＋Ｂ）か否
かが判別される。すなわち流出排気空燃比が目標空燃比
よりリーンであるか否かが判別される。ステップ３０２
においてＶＯＳ≦ＶR2＋Ｂであると判別された時にはス
テップ３０３に進んでスキップ増大量ＲＳＲが予め定め
られた値ΔＲＳだけ増大せしめられる。一方、ステップ
３０２においてＶＯＳ＞ＶR2＋Ｂであると判別された時
にはステップ３０６に進んでスキップ増大量ＲＳＲが予
め定められた値ΔＲＳだけ減少せしめられる。
ＡＦがその許容最小値と許容最大値との間となるように
空燃比補正係数ＦＡＦをガード処理する。次に図６のフ
ローチャートを参照すると初めにステップ３０１におい
て空燃比フィードバック制御を実行できる条件が満たさ
れているか否かが判別される。すなわちＦ／Ｂ中である
か否かが判別される。ここでの条件は図５での条件に加
えて機関がアイドル運転中でないことが条件とされる。
ステップ３０１においてＦ／Ｂ中であると判別された時
にはステップ３０２に進んで下流側空燃比センサ１５の
出力電圧が理論空燃比に相当する値ＶR2に予め定められ
た値Ｂを加えた値以下である（ＶＯＳ≦ＶR2＋Ｂ）か否
かが判別される。すなわち流出排気空燃比が目標空燃比
よりリーンであるか否かが判別される。ステップ３０２
においてＶＯＳ≦ＶR2＋Ｂであると判別された時にはス
テップ３０３に進んでスキップ増大量ＲＳＲが予め定め
られた値ΔＲＳだけ増大せしめられる。一方、ステップ
３０２においてＶＯＳ＞ＶR2＋Ｂであると判別された時
にはステップ３０６に進んでスキップ増大量ＲＳＲが予
め定められた値ΔＲＳだけ減少せしめられる。
【００２７】ステップ３０４ではスキップ増大量ＲＳＲ
がその許容最小値と許容最大値との間になるようにスキ
ップ増大量ＲＳＲがガードせしめられ、ステップ３０５
に進んで０．１からスキップ増大量ＲＳＲを引いてスキ
ップ減少量ＲＳＬが算出される。次に図７を参照して本
実施例の触媒劣化判定を説明する。流入排気空燃比の変
動を示した図７（Ａ）のタイムチャートを参照するとこ
こでの流入排気空燃比は時刻ｔ1 において理論空燃比よ
りリッチであり、その後、流入排気空燃比のリッチ度合
いは比較的短い周期で大きくなったり小さくなったりを
繰り返しながら徐々に小さくなる。そして時刻ｔ2 にお
いて流入排気空燃比は理論空燃比となり、その後、理論
空燃比よりリーンとなる。このように流入排気空燃比が
変動する場合では上流側空燃比センサ１３の出力電圧は
図７（Ｂ）に示したように流入排気空燃比にほぼ対応し
て変動する。さらに三元触媒が正常に機能している時の
流出排気空燃比の変動を示した図７（Ｃ）を参照すると
流出排気空燃比は時刻ｔ1 において理論空燃比よりリッ
チであり、その後、流出排気空燃比のリッチ度合いは大
きくなったり小さくなったりせずに徐々に小さくなる。
そして時刻ｔ2 において流出排気空燃比は理論空燃比と
なり、その後、理論空燃比よりリーンとなる。このよう
に流出排気空燃比が変動する場合では下流側空燃比セン
サ１５の出力電圧は図７（Ｄ）に示したように流出排気
空燃比にほぼ対応して変動する。
がその許容最小値と許容最大値との間になるようにスキ
ップ増大量ＲＳＲがガードせしめられ、ステップ３０５
に進んで０．１からスキップ増大量ＲＳＲを引いてスキ
ップ減少量ＲＳＬが算出される。次に図７を参照して本
実施例の触媒劣化判定を説明する。流入排気空燃比の変
動を示した図７（Ａ）のタイムチャートを参照するとこ
こでの流入排気空燃比は時刻ｔ1 において理論空燃比よ
りリッチであり、その後、流入排気空燃比のリッチ度合
いは比較的短い周期で大きくなったり小さくなったりを
繰り返しながら徐々に小さくなる。そして時刻ｔ2 にお
いて流入排気空燃比は理論空燃比となり、その後、理論
空燃比よりリーンとなる。このように流入排気空燃比が
変動する場合では上流側空燃比センサ１３の出力電圧は
図７（Ｂ）に示したように流入排気空燃比にほぼ対応し
て変動する。さらに三元触媒が正常に機能している時の
流出排気空燃比の変動を示した図７（Ｃ）を参照すると
流出排気空燃比は時刻ｔ1 において理論空燃比よりリッ
チであり、その後、流出排気空燃比のリッチ度合いは大
きくなったり小さくなったりせずに徐々に小さくなる。
そして時刻ｔ2 において流出排気空燃比は理論空燃比と
なり、その後、理論空燃比よりリーンとなる。このよう
に流出排気空燃比が変動する場合では下流側空燃比セン
サ１５の出力電圧は図７（Ｄ）に示したように流出排気
空燃比にほぼ対応して変動する。
【００２８】ところが三元触媒が劣化した時の流出排気
空燃比の変動を示した図７（Ｅ）を参照すると三元触媒
が劣化している時には流出排気空燃比は流入排気空燃比
の変動と同じように変動する。すなわち流出排気空燃比
のリッチ度合いが比較的短い周期で大きくなったり小さ
くなったりを繰り返しながら徐々に小さくなる。このよ
うに流出排気空燃比が変動する場合には下流側空燃比セ
ンサ１５の出力電圧は図７（Ｆ）に示したように流出排
気空燃比にほぼ対応して変動する。すなわち下流側空燃
比センサの出力電圧は大きくなったり小さくなったりを
繰り返しながら徐々に小さくなるように変化する。
空燃比の変動を示した図７（Ｅ）を参照すると三元触媒
が劣化している時には流出排気空燃比は流入排気空燃比
の変動と同じように変動する。すなわち流出排気空燃比
のリッチ度合いが比較的短い周期で大きくなったり小さ
くなったりを繰り返しながら徐々に小さくなる。このよ
うに流出排気空燃比が変動する場合には下流側空燃比セ
ンサ１５の出力電圧は図７（Ｆ）に示したように流出排
気空燃比にほぼ対応して変動する。すなわち下流側空燃
比センサの出力電圧は大きくなったり小さくなったりを
繰り返しながら徐々に小さくなるように変化する。
【００２９】ここで三元触媒が劣化した時における上流
側空燃比センサ１３の出力電圧の軌跡の長さ（以下、上
流側軌跡長）と下流側空燃比センサ１５の出力電圧の軌
跡の長さ（以下、下流側軌跡長）とを比較して算出され
る比較値が三元触媒が正常である時における比較値とは
異なる。例えば上流側軌跡長に対する下流側軌跡長の比
（以下、軌跡長比）は三元触媒が正常である時における
軌跡長比よりも大きくなる。したがってこのことを利用
して軌跡長比が予め定められた判定値より大きくなった
時には三元触媒が劣化していると判定することもできる
が本発明ではさらに劣化判定精度を高める工夫をしてい
る。
側空燃比センサ１３の出力電圧の軌跡の長さ（以下、上
流側軌跡長）と下流側空燃比センサ１５の出力電圧の軌
跡の長さ（以下、下流側軌跡長）とを比較して算出され
る比較値が三元触媒が正常である時における比較値とは
異なる。例えば上流側軌跡長に対する下流側軌跡長の比
（以下、軌跡長比）は三元触媒が正常である時における
軌跡長比よりも大きくなる。したがってこのことを利用
して軌跡長比が予め定められた判定値より大きくなった
時には三元触媒が劣化していると判定することもできる
が本発明ではさらに劣化判定精度を高める工夫をしてい
る。
【００３０】すなわち空燃比センサの出力特性に起因し
て単位流出排気空燃比変動値当たりの下流側空燃比セン
サ１５の出力電圧変動値（以下、単に出力変動割合）は
下流側空燃比センサ１５の出力電圧が高いほど小さい。
このことは三元触媒が同程度に劣化した場合における軌
跡長比は下流側空燃比センサ１５の出力電圧が高いほど
小さいことを意味する。すなわち下流側空燃比センサ１
５の出力電圧が比較的小さい時には三元触媒が劣化した
と判定される場合であっても下流側空燃比センサ１５の
出力電圧が比較的大きい時には三元触媒が劣化している
と判定されないことがある。そこで本発明では下流側空
燃比センサ１５の出力電圧に図８に示した補正係数を掛
け、この補正された出力電圧に基づいて軌跡長比を算出
するようにしている。補正係数は図８に示したように下
流側空燃比センサ１５の出力電圧が大きいほど二次曲線
的に大きくなる値である。したがって図９に示したよう
に補正前の下流側空燃比センサの出力電圧の軌跡Ｌ1 は
軌跡Ｌ2 のように補正される。ここでの出力変動割合は
下流側空燃比センサ１５の出力電圧の値に係わらずほぼ
一定となる。これによれば下流側空燃比センサ１５の出
力電圧の値に係わらず三元触媒の劣化を正確に判定する
ことができる。
て単位流出排気空燃比変動値当たりの下流側空燃比セン
サ１５の出力電圧変動値（以下、単に出力変動割合）は
下流側空燃比センサ１５の出力電圧が高いほど小さい。
このことは三元触媒が同程度に劣化した場合における軌
跡長比は下流側空燃比センサ１５の出力電圧が高いほど
小さいことを意味する。すなわち下流側空燃比センサ１
５の出力電圧が比較的小さい時には三元触媒が劣化した
と判定される場合であっても下流側空燃比センサ１５の
出力電圧が比較的大きい時には三元触媒が劣化している
と判定されないことがある。そこで本発明では下流側空
燃比センサ１５の出力電圧に図８に示した補正係数を掛
け、この補正された出力電圧に基づいて軌跡長比を算出
するようにしている。補正係数は図８に示したように下
流側空燃比センサ１５の出力電圧が大きいほど二次曲線
的に大きくなる値である。したがって図９に示したよう
に補正前の下流側空燃比センサの出力電圧の軌跡Ｌ1 は
軌跡Ｌ2 のように補正される。ここでの出力変動割合は
下流側空燃比センサ１５の出力電圧の値に係わらずほぼ
一定となる。これによれば下流側空燃比センサ１５の出
力電圧の値に係わらず三元触媒の劣化を正確に判定する
ことができる。
【００３１】最後に触媒劣化判定を図１０のフローチャ
ートを参照して説明する。初めにステップ４０１におい
て機関の運転状態が軌跡長比を算出することを許可でき
る条件を満たしているか、すなわち軌跡長比のサンプリ
ングの実施を許可できる前提条件（Ｓ／Ｐ前提条件）が
成立しているか否かが判別される。ここでＳ／Ｐ前提条
件とは内燃機関の暖機が完了していること、三元触媒の
暖機が完了していること、空燃比フィードバック制御が
実行されていること、そして空燃比の学習が完了してい
ることが含まれる。ステップ４０１においてＳ／Ｐ前提
条件が成立していると判別された時にはステップ４０２
に進む。
ートを参照して説明する。初めにステップ４０１におい
て機関の運転状態が軌跡長比を算出することを許可でき
る条件を満たしているか、すなわち軌跡長比のサンプリ
ングの実施を許可できる前提条件（Ｓ／Ｐ前提条件）が
成立しているか否かが判別される。ここでＳ／Ｐ前提条
件とは内燃機関の暖機が完了していること、三元触媒の
暖機が完了していること、空燃比フィードバック制御が
実行されていること、そして空燃比の学習が完了してい
ることが含まれる。ステップ４０１においてＳ／Ｐ前提
条件が成立していると判別された時にはステップ４０２
に進む。
【００３２】ステップ４０２では触媒劣化判定を実施す
る直前における機関の運転状態が軌跡長比を算出するこ
とを許可できる条件（Ｓ／Ｐ条件）が成立しているか否
かが判別される。ここでＳ／Ｐ条件には機関回転数の変
化が小さいこと、吸気通路の負圧の変化が小さいこと、
流入排気空燃比の変化が小さいこと、空燃比フィードバ
ック制御が実行されていること、三元触媒の酸素吸収能
力の飽和回数が少ないこと、一時的に燃料の噴射を停止
するいわゆる燃料カット運転が実施されていないこと、
機関温度の過剰な上昇を抑制するために噴射される燃料
の量を一時的に増大する運転が実施されていないこと、
そして前回の軌跡長比を算出してから予め定められた時
間が経過していることが含まれる。ステップ４０２にお
いてＳ／Ｐ条件が成立していると判別された時にはステ
ップ４０３に進んで軌跡長比Ｒが算出され、次いでステ
ップ４０４において算出された軌跡長比Ｒがデータの一
つとして記憶される。なお軌跡長比Ｒは上述したように
上流側空燃比センサ１３の出力電圧の軌跡長に対する図
８のマップから読み込まれた補正値により補正された下
流側空燃比センサ１５の出力電圧の軌跡長の比である。
る直前における機関の運転状態が軌跡長比を算出するこ
とを許可できる条件（Ｓ／Ｐ条件）が成立しているか否
かが判別される。ここでＳ／Ｐ条件には機関回転数の変
化が小さいこと、吸気通路の負圧の変化が小さいこと、
流入排気空燃比の変化が小さいこと、空燃比フィードバ
ック制御が実行されていること、三元触媒の酸素吸収能
力の飽和回数が少ないこと、一時的に燃料の噴射を停止
するいわゆる燃料カット運転が実施されていないこと、
機関温度の過剰な上昇を抑制するために噴射される燃料
の量を一時的に増大する運転が実施されていないこと、
そして前回の軌跡長比を算出してから予め定められた時
間が経過していることが含まれる。ステップ４０２にお
いてＳ／Ｐ条件が成立していると判別された時にはステ
ップ４０３に進んで軌跡長比Ｒが算出され、次いでステ
ップ４０４において算出された軌跡長比Ｒがデータの一
つとして記憶される。なお軌跡長比Ｒは上述したように
上流側空燃比センサ１３の出力電圧の軌跡長に対する図
８のマップから読み込まれた補正値により補正された下
流側空燃比センサ１５の出力電圧の軌跡長の比である。
【００３３】次いでステップ４０５では記憶された軌跡
長比Ｒのデータ数Ｎｓが予め定められた数Ｖｎｓ以上
（Ｎｓ≧Ｖｎｓ）であるか否かが判別される。ステップ
４０５においてＮｓ≧Ｖｎｓであると判別された時には
ステップ４０６に進んで触媒劣化判定のための前処理を
行う。すなわち記憶されている軌跡長比Ｒのデータから
最大値と最小値を排除する。
長比Ｒのデータ数Ｎｓが予め定められた数Ｖｎｓ以上
（Ｎｓ≧Ｖｎｓ）であるか否かが判別される。ステップ
４０５においてＮｓ≧Ｖｎｓであると判別された時には
ステップ４０６に進んで触媒劣化判定のための前処理を
行う。すなわち記憶されている軌跡長比Ｒのデータから
最大値と最小値を排除する。
【００３４】次いでステップ４０７において記憶されて
いる軌跡長比Ｒのデータの母分散値Ｄが予め定められた
判定値Ｖｄ以上（Ｄ≦Ｖｄ）であるか否かが判別され
る。ステップ４０７においてＤ≦Ｖｄであると判別され
た時にはステップ４０８に進んで母平均値Ｍが予め定め
られた判定値Ｖｍ以上（Ｍ≧Ｖｍ）であるか否かが判別
される。ステップ４０８においてＭ≧Ｖｍであると判別
された時には三元触媒が劣化していると判断し、ステッ
プ４０９に進んでアラーム４０を作動する。
いる軌跡長比Ｒのデータの母分散値Ｄが予め定められた
判定値Ｖｄ以上（Ｄ≦Ｖｄ）であるか否かが判別され
る。ステップ４０７においてＤ≦Ｖｄであると判別され
た時にはステップ４０８に進んで母平均値Ｍが予め定め
られた判定値Ｖｍ以上（Ｍ≧Ｖｍ）であるか否かが判別
される。ステップ４０８においてＭ≧Ｖｍであると判別
された時には三元触媒が劣化していると判断し、ステッ
プ４０９に進んでアラーム４０を作動する。
【００３５】なおステップ４０１においてＳ／Ｐ前提条
件が成立していないと判別された時、Ｓ／Ｐ条件が成立
していないと判別された時、ステップ４０５においてＮ
ｓ＜Ｖｎｓであると判別された時、ステップ４０７にお
いてＤ＞Ｖｄであると判別された時、そしてステップ４
０８においてＭ＜Ｖｍであると判別された時には触媒劣
化判定を実行せずに処理を終了する。
件が成立していないと判別された時、Ｓ／Ｐ条件が成立
していないと判別された時、ステップ４０５においてＮ
ｓ＜Ｖｎｓであると判別された時、ステップ４０７にお
いてＤ＞Ｖｄであると判別された時、そしてステップ４
０８においてＭ＜Ｖｍであると判別された時には触媒劣
化判定を実行せずに処理を終了する。
【００３６】なお上記実施例では下流側空燃比センサの
出力電圧を補正したが三元触媒の劣化を判定するための
予め定められた判定値を補正してもよい。すなわちこの
場合には下流側空燃比センサの出力電圧が大きいほど予
め定められた判定値が小さくなるように予め定められた
判定値を補正する。これによれば上記実施例と同様の効
果を得ることができる。
出力電圧を補正したが三元触媒の劣化を判定するための
予め定められた判定値を補正してもよい。すなわちこの
場合には下流側空燃比センサの出力電圧が大きいほど予
め定められた判定値が小さくなるように予め定められた
判定値を補正する。これによれば上記実施例と同様の効
果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】一番目〜四番目の発明によれば下流側空
燃比センサの出力値または予め定められた判定値の少な
くとも一方が下流側空燃比センサの出力値に応じて補正
される。空燃比センサはその出力値に応じて出力特性が
異なり、三元触媒の劣化による下流側空燃比センサの出
力値により形成される軌跡の長さの変化も下流側空燃比
センサの出力値に応じて異なってしまうが、本発明のよ
うに下流側空燃比センサの出力値に応じて補正された下
流側空燃比センサの出力値または予め定められた判定値
を用いることにより精度よく三元触媒の劣化を判定する
ことができる。
燃比センサの出力値または予め定められた判定値の少な
くとも一方が下流側空燃比センサの出力値に応じて補正
される。空燃比センサはその出力値に応じて出力特性が
異なり、三元触媒の劣化による下流側空燃比センサの出
力値により形成される軌跡の長さの変化も下流側空燃比
センサの出力値に応じて異なってしまうが、本発明のよ
うに下流側空燃比センサの出力値に応じて補正された下
流側空燃比センサの出力値または予め定められた判定値
を用いることにより精度よく三元触媒の劣化を判定する
ことができる。
【図１】本発明の触媒劣化判定装置を備えた内燃機関の
全体図である。
全体図である。
【図２】三元触媒の浄化機能を示す図である。
【図３】空燃比センサの出力特性を示す図である。
【図４】燃料噴射時間を算出するためのフローチャート
である。
である。
【図５】空燃比補正係数を算出するためのフローチャー
トである。
トである。
【図６】スキップ増大量およびスキップ減少量を算出す
るためのフローチャートである。
るためのフローチャートである。
【図７】本発明の触媒劣化判定を説明するためのタイム
チャートである。
チャートである。
【図８】下流側空燃比センサの出力電圧を補正するため
の補正係数を示す図である。
の補正係数を示す図である。
【図９】補正された下流側空燃比センサの出力電圧を示
す図である。
す図である。
【図１０】触媒劣化を判定するためのフローチャートで
ある。
ある。
１…機関本体 １２…触媒コンバータ １３…上流側空燃比センサ １５…下流側空燃比センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 幸平 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 諏訪原 博 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 BA09 CA03 DA27 EA04 EA11 EB11 EB16 EC03 FA07 FA10 FA11 FA20 FA30 FA34 FA38 3G091 AB03 BA33 DA03 DA05 DB10 DB15 DC01 EA05 EA06 EA07 EA16 EA34 FA05 FA12 FC01 HA36 HA37 3G301 JB09 KA07 KA26 KA27 MA01 MA24 MA25 NA08 NB03 ND13 ND17 NE02 NE03 NE07 NE08 NE23 PA01Z PA07Z PA14Z PD03A PD09A PD09Z PE02Z PE03Z PE04Z PE08Z
Claims (4)
- 【請求項１】 酸素吸放出能力を有する三元触媒を内燃
機関の排気通路に具備し、該三元触媒上流の排気通路に
排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する上流側空燃
比センサを備えると共に該三元触媒下流の排気通路に排
気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する下流側空燃比
センサを備え、上流側空燃比センサの出力値により形成
される出力軌跡の長さと下流側空燃比センサの出力値に
より形成される出力軌跡の長さとを比較して比較値を算
出し、該比較値を予め定められた判定値と比較すること
により三元触媒の劣化を判定する内燃機関の触媒劣化判
定装置において、下流側空燃比センサの出力値と前記予
め定められた判定値との少なくとも一方を下流側空燃比
センサの出力値に応じて補正することを特徴とする触媒
劣化判定装置。 - 【請求項２】 前記下流側空燃比センサの出力値と前記
予め定められた判定値との少なくとも一方を補正する補
正量は理論空燃比に対応する下流側空燃比センサの出力
値と前記下流側空燃比センサの出力値との差が大きいほ
ど大きいことを特徴とする請求項１に記載の触媒劣化判
定装置。 - 【請求項３】 上流側空燃比センサおよび下流側空燃比
センサは排気ガス中の酸素濃度に応じた出力値を出力す
る酸素センサであることを特徴とする請求項１に記載の
触媒劣化判定装置。 - 【請求項４】 前記比較値が上流側空燃比センサの出力
値により形成される出力軌跡の長さと下流側空燃比セン
サの出力値により形成される出力軌跡の長さとの比であ
ることを特徴とする請求項１に記載の触媒劣化判定装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27940299A JP2001098981A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
| US09/664,389 US6349540B1 (en) | 1999-09-30 | 2000-09-18 | Catalyst deterioration determining apparatus for internal combustion engine, and control method for the apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27940299A JP2001098981A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001098981A true JP2001098981A (ja) | 2001-04-10 |
Family
ID=17610622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27940299A Pending JP2001098981A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6349540B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001098981A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP4275330B2 (ja) * | 2001-06-28 | 2009-06-10 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JP4449818B2 (ja) * | 2005-05-16 | 2010-04-14 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒劣化判定装置 |
| FR2892769B1 (fr) * | 2005-11-03 | 2007-12-14 | Renault Sas | Strategie de reconnaissance de taux de carburant exotique dans le reservoir principal |
| US8099947B2 (en) * | 2006-05-03 | 2012-01-24 | Ford Global Technologies, Llc | Control and diagnostic approach for emission control device |
| JP5293889B2 (ja) * | 2010-05-28 | 2013-09-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0282611A (ja) | 1988-09-20 | 1990-03-23 | Nichicon Corp | 電解コンデンサの駆動用電解液 |
| JP2626384B2 (ja) * | 1991-12-16 | 1997-07-02 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒劣化判別装置 |
| JPH08338297A (ja) * | 1995-04-12 | 1996-12-24 | Toyota Motor Corp | 触媒劣化判定装置 |
| US5732553A (en) * | 1995-04-20 | 1998-03-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for determining deterioration of a catalytic converter for an engine |
| US5724809A (en) * | 1995-06-12 | 1998-03-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for determining deterioration of a catalytic converter for an engine |
| JP3196606B2 (ja) * | 1995-10-26 | 2001-08-06 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
| JP3307198B2 (ja) * | 1995-11-21 | 2002-07-24 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
| JPH09158713A (ja) * | 1995-12-07 | 1997-06-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の触媒劣化判定装置 |
| US5887421A (en) * | 1996-03-18 | 1999-03-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for detecting the deterioration of a three-way catalytic converter for an internal combustion engine |
| JP3336854B2 (ja) * | 1996-04-11 | 2002-10-21 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の触媒劣化判別装置 |
| JP3395586B2 (ja) | 1997-07-24 | 2003-04-14 | トヨタ自動車株式会社 | 多気筒内燃機関の排気浄化装置の診断装置 |
-
1999
- 1999-09-30 JP JP27940299A patent/JP2001098981A/ja active Pending
-
2000
- 2000-09-18 US US09/664,389 patent/US6349540B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6349540B1 (en) | 2002-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040330 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040727 |