JP2012211561A

JP2012211561A - 劣化判定装置

Info

Publication number: JP2012211561A
Application number: JP2011078334A
Authority: JP
Inventors: Manabu Okada; 学岡田; Takeshi Oshima; 武大島
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-01

Abstract

【課題】触媒コンバータおよびリヤ空燃比センサの劣化判定をより精度良く行い、それらの誤判定を行うことを抑制する劣化判定装置を提供する。
【解決手段】劣化判定装置において、内燃機関の排出ガスを浄化する触媒コンバータと、この触媒コンバータの下流側に配置されたリヤ空燃比センサとを備え、内燃機関への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段と、リヤ空燃比センサの応答時間を測定する応答時間測定手段と、応答時間傾向をみる応答時間傾向算出手段とを備え、燃料供給が停止されてからリヤ空然比センサが所定の出力信号を出力するまでの応答時間を異なる吸入空気量条件下で求め、求めた複数の応答時間からリヤ空燃比センサの応答時間傾向である傾き量を求め、求めた傾き量が所定傾き量よりも小さい場合に触媒コンバータが劣化していると判定する劣化判定手段を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は劣化判定装置に係り、特に、内燃機関の排出ガスの有害成分を浄化する触媒コンバータおよび、触媒コンバータの下流側に配置されるリヤ空燃比センサを備えた排出ガス浄化システムの劣化判定装置に関する。

従来、内燃機関を有する車両には、排出ガスを浄化する排出ガス浄化システムを設けている。排出ガス浄化システムは、排出ガスの有害成分を浄化する触媒を内蔵した触媒コンバータを設け、その触媒コンバータの排出ガス内の有害成分の浄化率をみるために、触媒コンバータの上流側にフロント空燃比センサを設け、触媒コンバータの下流側にリヤ空燃比センサを設け、このフロント空燃比センサとリヤ空燃比センサとの検出結果から排出ガス中の有害成分の浄化効率を高めている。
排出ガス浄化システムの劣化を判定する劣化判定装置は、燃料供給停止時のリヤ空燃比センサ信号の応答時間をモニタすることにより、リヤ空燃比センサの応答劣化の異常検知を行う（図４参照）。リヤ空燃比センサ信号の応答時間は、図１０に示すように、燃料供給停止時Ａからリヤ空燃比センサ信号の電圧が規定値の判定電圧に低下した時Ｂまでの時間を計測することによって得る。
リヤ空燃比センサの応答時間と触媒コンバータの劣化状態は密接に関係しており、リヤ空燃比センサの応答時間は、触媒コンバータが正常な状態では触媒コンバータ前の空燃比の変化を触媒コンバータが吸収する（排出ガス中の酸素を吸着する量が多い）ため、リヤ空燃比センサの信号には空燃比の変化が遅れて現れる（リヤ空燃比センサの応答が遅い。つまり、応答時間が長い。）。触媒コンバータが劣化すると、空燃比の変化を触媒コンバータが吸収できず（排出ガス中の酸素を吸着する量が少ない）、リヤ空然比センサの信号には空燃比の変化が早く現れる（リヤ空燃比センサの応答が速くなる。つまり、応答時間が短くなる。）。

前述した様に、リヤ空燃比センサの応答時間は、触媒コンバータの状態（劣化度合い）に影響を受けることとなる。リヤ空燃比センサの信号は、図１１に示すように、（Ａ）．触媒コンバータが正常でリヤ空燃比センサが正常のときは振幅が小となり、（Ｂ）．触媒コンバータが劣化でリヤ空燃比センサが正常のときは振幅が大となり、（Ｃ）．触媒コンバータが劣化でリヤ空燃比センサが劣化のときは振幅が小となる。
つまり、リヤ空燃比センサと触媒コンバータとが互いに劣化している場合（図１１（Ｃ））と、リヤ空燃比センサと触媒コンバータとが互いに正常である場合（図１１（Ａ））とのリヤ空燃比センサの応答時間に大きな変化が現れないために、それらの劣化が検出できない。そこで、触媒コンバータの劣化度合いの影響を受けずにリヤ空燃比センサの応答劣化を検出するために、燃料供給停止中の平均吸入空気量に対するリヤ空燃比センサの応答時間の関係からリヤ空燃比センサの応答劣化を検出する方法がある。
図１２（Ａ）は触媒コンバータが劣化した条件下でのリヤ空燃比センサが正常及び劣化（応答遅れ発生）のときの各応答時間を示し、図１２（Ｂ）は触媒コンバータが正常に作動している条件下での空燃比センサが正常及び劣化（応答遅れ発生）のときの各応答時間を示している。また、図１２（Ｃ）は図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）を合わせて表示したものである。
従来では、リヤ空燃比センサが劣化していることを判定するために、図１２（Ｃ）の破線で示すようにリヤ空燃比センサ応答劣化閾値を比較的長い応答時間とし、この閾値よりも長い応答時間である場合にリヤ空燃比センサが劣化していると判定していた。ただし、この方法は触媒コンバータが正常に作動している場合においてリヤ空燃比センサが劣化していることを判定できるものである。触媒コンバータが劣化している場合はリヤ空燃比センサの応答時間が短いため、リヤ空燃比センサが劣化している場合であってもリヤ空燃比センサが正常に作動していると誤判定してしまう問題があった。
また、リヤ空燃比センサが劣化しリヤ空燃比センサの応答遅れが発生することで、劣化した触媒コンバータを正常に作動していると判定してしまう問題もあった（図１３参照）。

上記問題に対する従来技術として、特許文献１（特許第２８５８４０６号）がある。上記特許文献１では、排出ガス中の空燃比をみるために、排出ガス中の酸素濃度をみて空燃比を算出する酸素センサを用いた技術が紹介されている。詳しくは、内燃機関への燃料供給が停止された後に、リヤ酸素センサからの出力信号が所定レベルをリッチ側からリーン側に横切った時点からの経過時間を測定して、この経過時間が所定時間に達した時のリヤ酸素センサの出力値がリーン側に設定された第一の判定レベルよりもリッチ側である場合、もしくは前記第一の判定レベルに達するまでの時間が所定時間を越える場合に、リヤ酸素センサの劣化を判定する技術が紹介されている。これより、特許文献１では、触媒コンバータの劣化度合いの影響を受けずに、リヤ酸素センサの劣化を検出することができる。

特許第２８５８４０６号

しかし、上記特許文献１では、以下の問題がある。
吸入空気量が多い場合には、リヤ酸素センサの応答時間に大きな差が現れず、リヤ酸素センサの誤った劣化判定がなされる可能性がある。
前述したように、触謀コンバータは劣化が進むほど、酸素吸着能力が落ちる。内燃機関ヘの吸入空気量が増大し、劣化した状態にある触媒コンバータに大量の空気が流れ込むと、空気中の酸素のほとんどが触媒コンバータに吸着されずにリヤ酸素センサに流れ込む。すると正常に機能しているリヤ酸素センサと劣化しているリヤ酸素センサの応答時間に差が出ない場合もある。
酸素センサを空燃比センサに置き換えた場合も同様の問題が発生する。空然比センサも劣化が進むと出力信号の変化が鈍化するので、空燃比センサや触媒コンバータの劣化判定が正確に行われないといった不都合がある。

この発明は、触媒コンバータおよびリヤ空燃比センサの劣化判定をより精度良く行い、それらの誤判定を行うことを抑制する劣化判定装置を提供することを目的とする。

この発明は、排出ガス浄化システムの劣化を判定する劣化判定装置において、前記排出ガス浄化システムは、内燃機関の排出ガスを浄化する触媒コンバータと、この触媒コンバータの下流側に配置されて排出ガス中の空燃比を検出するためのリヤ空燃比センサとを備え、前記内燃機関への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段と、前記リヤ空燃比センサの応答時間を測定する応答時間測定手段と、複数の応答時間から応答時間傾向をみる応答時間傾向算出手段とを備え、燃料供給が停止されてから前記リヤ空然比センサが所定の出力信号を出力するまでの応答時間を異なる吸入空気量条件下で求め、求めた複数の応答時間から前記リヤ空燃比センサの応答時間傾向である傾き量を求め、求めた傾き量が所定傾き量よりも小さい場合に前記触媒コンバータが劣化していると判定する劣化判定手段を備えることを特徴とする。

この発明の劣化判定装置は、内燃機関の複数の異なる運転状況下においてリヤ空燃比センサの応答時間傾向をみることで、触媒コンバータの劣化判定をより精度よく求めることができる。

図１は劣化判定装置の判定のフローチャート図である。（実施例）図２は劣化判定装置の概略構成図である。（実施例）図３は劣化判定装置のシステム構成図である。（実施例）図４はリヤ空燃比センサの応答時間の遅れを示す図である。（実施例）図５はリヤ空燃比センサの応答時間からの傾き量の算出を示す図である。（実施例）図６は傾き量からの補正量の算出を示す図である。（実施例）図７は触媒コンバータが劣化でリヤ空燃比センサが正常及び劣化のときの各応答時間と、触媒コンバータが正常で空燃比センサが正常及び劣化のときの各応答時間と、補正後の劣化判定用の閾値とを示す図である。（実施例）図８はリヤ空燃比センサの劣化判定用の閾値補正による触媒コンバータの劣化判定領域を示す図である。（実施例）図９は吸入空気量に対するリヤ空燃比センサの応答時間のマップを示す図である。（実施例）図１０はリヤ空燃比センサの応答時間測定を示す図である。（従来例）図１１はリヤ空燃比センサ信号の変化を示し、（Ａ）は触媒コンバータが正常でリヤ空燃比センサが正常のときのリヤ空燃比センサ信号の振幅を示す図、（Ｂ）は触媒コンバータが劣化でリヤ空燃比センサが正常のときのリヤ空燃比センサ信号の振幅を示す図、（Ｃ）は触媒コンバータが劣化でリヤ空燃比センサが劣化のときのリヤ空燃比センサ信号の振幅を示す図である。（従来例）図１２はリヤ空燃比センサの応答時間と閾値を示し、（Ａ）は触媒コンバータが劣化でリヤ空燃比センサが正常及び劣化のときの各応答時間を示す図、（Ｂ）は触媒コンバータが正常で空燃比センサが正常及び劣化のときの各応答時間を示す図、（Ｃ）は前記（Ａ）及び（Ｂ）を合わせたリヤ空燃比センサが正常及び劣化のときの各応答時間と劣化判定用の閾値を示す図である。（従来例）図１３は触媒コンバータの劣化判定値とリヤ空燃比センサの応答時間遅れの関係を示す図である。（従来例）

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図９は、この発明の実施例を示すものである。図２において、１は内燃機関、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はシリンダヘッドカバー、５はピストン、６は燃焼室、７は吸気ポート、８は排気ポート、９は吸気弁、１０は排気弁、１１は吸気カム軸、１２は排気カム軸である。
内燃機関１は、吸気系として、エアクリーナ１３と吸気管１４とスロットルボディ１５とサージタンク１６と吸気マニホルド１７とを順次に接続し、吸気ポート７に連通する吸気通路１８を設けている。スロットルボディ１５の吸気通路１８には、スロットルバルブ１９を設けている。また、内燃機関１は、排気系として、排気マニホルド２０と上流側排気管２１と触媒コンバータ２２と下流側排気管２３とを順次に接続し、排気ポート８に連通する排気通路２４を設けている。触媒コンバータ２２は、触媒２５を内蔵している。
前記内燃機関１は、燃料系として、燃料タンク２６を設け、燃料タンク２６内に燃料を吸引して圧送する燃料ポンプ２７を設け、この燃料ポンプ２７に燃料フィルタ２８と圧力レギュレータ２９とを介して一端側が接続される燃料供給管３０を設けている。圧力レギュレータ２９には、燃料タンク２６内に開口した燃料戻り管３１を接続している。燃料供給管３０の他端側は、燃料分配管３２に接続している。燃料分配管３２には、吸気マニホルド１７に取り付けられた各気筒毎の燃料噴射弁３３を接続している。
前記燃料タンク２６には、２ウェイチェックバルブ３４を介してエバポ管３５の一端側を接続している。エバポ管３５は、他端側をキャニスタ３６に接続している。キャニスタ３６には、パージ管３７の一端側を接続している。パージ管３７は、他端側をスロットルボディ１５に設けたスロットルバルブ１９上流側の吸気通路１８に連通している。
前記内燃機関１は、点火系として、シリンダヘッドカバー４に各気筒毎のイグニションコイル３８を取り付けている。イグニションコイル３８は、各気筒の燃焼室６に臨ませた点火プラグに飛び火させる。内燃機関１には、シリンダヘッドカバー４内をＰＣＶバルブ３９を介してサージタンク１６の吸気通路１８に連通するタンク側ブローバイガス通路４０を設け、シリンダヘッドカバー４内をエアクリーナ１３内に連通するクリーナ側ブローバイガス通路４１を設けている。また、内燃機関１は、スロットルバルブ１９を迂回して吸気通路１８を連通するバイパス空気通路４２を設け、このバイパス空気通路４２の途中にアイドル空気量を調整するアイドル空気量制御バルブ４３を設けている。

前記内燃機関１は、電子制御部４４を備えている。電子制御部４４には、図３に示すように、燃料ポンプリレー４５を介して燃料ポンプ２７を接続し、燃料噴射弁３３を接続し、イグナイタ４６を介してイグニションコイル３８を接続し、アイドル空気量制御バルブ４３を接続している。
前記電子制御部４４には、スロットルバルブ１９のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ４７と、スロットルバルブ１９下流側の吸気圧力を検出する吸気圧力センサ４８と、エンジン回転速度を検出するためクランク角を検出するクランク角センサ４９と、冷却水温度を検出する水温センサ５０と、ノッキングを検出するノッキングセンサ５１と、触媒コンバータ２２の上流側に配置されて排出ガス中の空燃比を検出するためのフロント空燃比センサ５２と、触媒コンバータ２２の下流側に配置されて排出ガス中の空燃比を検出するためのリヤ空燃比センサ５３とを接続し、メインリレー５４及びフューズ５５を介してバッテリ５６（図２参照）を接続している。
また、電子制御部４４には、チェックエンジンランプ５７を接続し、ラジエータファンリレー５８を介してラジエータクーリングファン５９を接続し、エアコンのＡ／Ｃコンプレッサクラッチ６０を接続し、タコメータ６１を接続し、自動変速機のＡ／Ｔコントローラ６２を接続し、さらに、バッテリ電圧、イグニションスイッチ状態信号、車速信号、ブレーキスイッチ信号、エアコンのＡ／Ｃ信号、自動変速機のＡ／Ｔ信号等の各種信号を入力する内燃機関用信号部６３を接続している。
電子制御部４４は、スロットル開度センサ４７からスロットル開度、吸気圧力センサ４８から吸気圧力、クランク角センサ４９からエンジン回転速度及び気筒判別、水温センサ５０から冷却水温度、ノッキングセンサ５１からノックレベル、フロント空燃比センサ５２から触媒コンバータ２２上流側の排出ガスの空燃比、リヤ空燃比センサ５３から触媒コンバータ２２下流側の排出ガスの空燃比、の各検出信号を入力する。電子制御部４４は、これら入力する検出信号によって、燃料ポンプ２７、燃料噴射弁３３、イグニションコイル３８、アイドル制御バルブ４３等の動作を制御し、燃料噴射量、点火時期、アイドル回転数等を制御する。なお、吸気圧力センサ４８の吸入空気圧力からは、内燃機関１の吸入空気量を求める。吸入空気量の求め方は一例であり、吸気圧力センサ４８ではなく、直接的に吸入空気量を検出できるエアフローセンサを用いても良い。

前記内燃機関１は、図２に示すように、排出ガスを浄化する触媒コンバータ２２と、この触媒コンバータ２２の上流側に配置されて排出ガス中の空燃比を検出するためのフロント空燃比センサ５２と、触媒コンバータ２２の下流側に配置されて排出ガス中の空燃比を検出するためのリヤ空燃比センサ５３とを備えた排出ガス浄化システム６４を設けている。排出ガス浄化システム６４は、前記電子制御部４４によりフロント空燃比センサ５２とリヤ空燃比センサ５３との検出結果から燃料供給量を制御し、触媒コンバータ２２に内蔵する触媒２５による排出ガス中の有害成分の浄化効率を高めている。
内燃機関１は、前記排出ガス浄化システム６４の劣化を判定する劣化判定装置６５を設けている。劣化判定装置６５は、図３に示すように、排出ガス浄化システム６４の排出ガスを浄化する触媒コンバータ２２と、この触媒コンバータ２２の下流側に配置されて排出ガス中の空燃比を検出するためのリヤ空燃比センサ５３とを備え、前記電子制御部４４に設けられている。劣化判定装置６５は、電子制御部４４に、燃料供給停止手段６６と応答時間測定手段６７と応答時間傾向算出手段６８と補正値算出手段６９と劣化判定手段７０とを備えている。
前記燃料供給停止手段６６は、燃料噴射弁３３による内燃機関１への燃料の供給を停止する。前記応答時間測定手段６７は、リヤ空燃比センサ５３の応答時間を測定する。前記応答時間傾向算出手段６８は、応答時間測定手段６７が検出した複数の応答時間から応答時間傾向をみる。前記補正値算出手段６９は、リヤ空燃比センサ５３の応答時間傾向である傾き量からリヤ空燃比センサ５３の応答時間を補正するための補正値を求める。
前記劣化判定手段７０は、内燃機関１への燃料供給が停止されてからリヤ空然比センサ５３が所定の出力信号を出力するまでの応答時間を異なる吸入空気量条件下で求め、求めた複数の応答時間からリヤ空燃比センサ５３の応答時間傾向である傾き量を求め、求めた傾き量が所定傾き量よりも小さい場合に触媒コンバータ２２の触媒２５が劣化していると判定する。また、劣化判定手段７０は、補正値により補正したリヤ空燃比センサ５３の応答時間が所定応答時間よりも大きい場合にリヤ空燃比センサ５３が劣化していると判定する。

次に、劣化判定装置６５の作用を説明する。
劣化判定装置６５は、図１に示すように、劣化判定のプログラムがスタートすると（１００）、燃料供給状態を検出し（１０１）、燃料供給停止であるかを判断する（１０２
）。この判断（１０２）がＮＯの場合は、この判断を繰り返す。この判断（１０２）がＹＥＳの場合は、触媒コンバータ２２の劣化の有無を判定するために、燃料供給停止中の異なる複数の平均吸入空気量におけるリヤ空然比センサ５３の応答時間ｔｒを測定し（１０３）、それらの応答時間ｔｒから平均吸入空気量に対するリヤ空燃比センサ５３の応答時間傾向（傾き量ｇ）を求める（１０４）。
リヤ空然比センサ５３の応答時間ｔｒは、図１０に示すように、燃料供給停止時Ａからリヤ空燃比センサ信号５３の電圧が規定値の判定電圧に低下した時Ｂまでの時間を計測することによって得る。また、応答時間ｔｒは、図９のマップに示すように、平均吸入空気量に対する応答時間ｔｒの測定データの採取数が多いほど、応答時間傾向はより正確なものを求めることができる。なお、応答時間ｔｒの測定データの採取数は状況に応じて適宜変更可能としても良い。
前記（１０５）で求めた傾き量ｇが、所定傾き量ＧＤよりも小さいか（傾き量ｇ＜所定傾き量ＧＤ）を判断する（１０５）。触媒コンバータ２２は、劣化が進むと酸素吸着能力が落ちるので、劣化が進んだ触媒コンバータ２２である場合のリヤ空然比センサ５３の応答時間は吸入空気量の大小によらず同程度の応答時間を示す（図５参照）。つまり、傾き量ｇが、触媒コンバータ２２が劣化していると判断できる所定傾き量ＧＤよりも小さい場合（１０５：ＹＥＳ）には、触媒コンバータ２２が劣化状態に有ると判断し（１０６）、補正値ＣＯＶの算出（１０８）に移行する。一方、傾き量ｇが、所定傾き量ＧＤよりも大きい場合（１０５：ＮＯ）には、触媒コンバータ２２が正常であると判断し（１０７）、補正値ＣＯＶの算出（１０８）に移行する。
複数の異なる平均吸入空気量に対するリヤ空燃比センサ５３の応答時間を測定する際には、同様の条件で測定するのが望ましい。この条件とは、例えば内燃機関１の冷却水温やエンジン回転速度、リヤ空然比センサ５３の状態（電圧やリヤ空燃比センサ５３の活性状況）等である。これより、劣化判定装置６５は、内燃機関１の複数の異なる運転状況下においてリヤ空燃比センサ５３の応答時間傾向をみることで、触媒コンバータ２２の劣化判定を、より精度高く行なうことができる。

前記触媒コンバータ２２が劣化状態の判定（１０６）・（１０７）を行った後に、前記（１０４）で算出した傾き量ｇから、図６に示すように、リヤ空燃比センサ５３の応答時間を補正するための補正値ＣＯＶを求める（１０８）。求めた補正値ＣＯＶにより計測したリヤ空燃比センサ５３の応答時間ｔｒを補正して補正応答時間Ｃｔｒとし（図７参照）、補正応答時間Ｃｔｒが所定応答時間Ｄｔｒよりも大きいか（補正応答時間Ｃｔｒ＞所定応答時間Ｄｔｒ）を判断する（１０９）。
補正応答時間Ｃｔｒが所定応答時間Ｄｔｒよりも大きい場合（１０９：ＹＥＳ）には、リヤ空燃比センサ５３が劣化状態に有ると判断し（１１０）、プログラムをエンドにする（１１２）。一方、補正応答時間Ｃｔｒが所定応答時間Ｄｔｒよりも小さい場合（１０９：ＮＯ）には、リヤ空燃比センサ５３が正常であると判断し（１１１）、プログラムをエンドにする（１１２）。
応答時間ｔｒの補正値ＣＯＶは、傾き量ｇが小さいほど小さく設定する（図６参照）。この補正値ＣＯＶは、触媒コンバータ２２の酸素吸着能力を反映したものである。前述したように、触媒コンバータ２２は劣化が進むほど酸素吸着能力が落ちるので、傾き量ｇが小さいほど補正値ＣＯＶを小さくする必要がある。これより触媒コンバータ２２の劣化度合いによらないリヤ空燃比センサ５３のみの補正応答時間Ｃｔｒを求めることができ、触媒コンバータ２２の劣化度合いに影響を受けずに、リヤ空燃比センサ５３の劣化を判定できる。
これより、劣化判定装置６５は、リヤ空然比センサ５３の応答時間傾向から触媒コンバータ２２の劣化状況を排除したリヤ空燃比センサ５３の応答時間を求めることができ、リヤ空燃比センサ５３の劣化判定を触媒コンバータ２２の劣化状況に影響を受けることなく行うことができる。また、劣化判定装置６５は、リヤ空燃比センサ５３の応答時間ｔｒを傾き量ｇから求めた補正値ＣＯＶで補正することで、リヤ空燃比センサ５３の応答時間ｔｒによる劣化判定の領域を拡張することができ、リヤ空燃比センサ５３の劣化や異常の検知を行うことができない領域をなくすことができる（図８参照）。
なお、リヤ空燃比センサ５３が劣化していると判断された場合には、触媒コンバータ２２の劣化診断を行うことを禁止する構成としても良い。この場合は、（１０４）の処理後に（１０８）に進む構成とする。その劣化したリヤ空燃比センサ５３の検出結果を用いて触媒コンバータ２２の誤った劣化診断を行うことを防止する。

このように、劣化判定装置６５は、触媒コンバータ２２の劣化度合いに応じて触媒コンバータ２２に内蔵する触媒２５の酸素吸蔵能力が変化する特性を利用し、触媒コンバータ２２及びリヤ空燃比センサ５３の劣化を判定している。正常な触媒コンバータ２２では、酸素吸蔵能力が大きく、リヤ空然比センサ５３の信号の電圧が燃料供給停止時から規定値の判定電圧に低下するまでの応答時間に遅れが生じる（図４参照）。
これに対して、劣化した触媒コンバータ２２では、酸素吸蔵能力が低下するため、応答時間の遅れは生じ難い。この触媒コンバータ２２の劣化度合いによる応答時間への影響は、燃料供給停止中の平均吸入空気量が小さい程大きくなる。つまり、燃料供給停止中の平均吸入空気量ベースで応答時間の傾向を見ると、その傾きが異なることとなる。図５に示すように、正常な触媒コンバータ２２の応答時間の傾き量は、劣化した触媒コンバータ２２の応答時間の傾き量よりも大きい。
劣化判定装置６５は、この応答時間傾向の差を利用し、触媒コンバータ２２の酸素吸蔵能力を推定して傾き量から触媒コンバータ２２の劣化度合いを判定し、また、傾き量から補正値を求め（図６参照）、リヤ空燃比センサ５３の応答時間を補正することにより（図７参照）、リヤ空燃比センサ５３の劣化判定を正確に実施することが可能となり、リヤ空燃比センサ５３の劣化判定検知が不可の範囲を無くすことが可能となる。
これにより、劣化判定装置６５は、触媒コンバータ２２の劣化判定を精度よく求めることができとともに、触媒コンバータ２２の劣化度合いの影響を受けることなくリヤ空燃比センサ５３の応答劣化診断を正確に実行できる（図８参照）。なお、リヤ空燃比センサ５３のみが劣化した場合、劣化なしのリヤ空燃比センサ５３の応答時間と比較して、劣化したリヤ空燃比センサ５３の応答時間の遅れは増加するが、燃料供給停止中の平均吸入空気量ベースの応答時間の傾きに変化は無い（図２参照）。

なお、応答時間の補正値の算出は、上述実施例においては異なる吸入空気量条件下で求めた応答時間から求めたが、下記内容に変更することで同様の効果が得られる。
１．設定したエンジン回転速度のマップに応じてリヤ空燃比センサ５３の応答時間を記憶し、エンジン回転速度に応じて読み出した応答時間から補正値を算出する。エンジン回転速度が小さいほど吸入空気量が少ないので、その場合の応答時間は大となる。
２．設定した吸入空気量のマップに応じてリヤ空燃比センサ５３の応答時間を記憶し、吸入空気量に応じて読み出した応答時間の傾き量から補正値を算出する。吸入空気量は、燃料供給停止となってから所定時間経過後の瞬間の吸入空気量とする。ある瞬間、もしくは所定期間中の吸入空気量を測定し、リヤ酸素センサの応答時間傾向を求める。

この発明は、触媒コンバータおよびリヤ空燃比センサの劣化判定をより精度良く行うことができるものであり、排出ガス浄化システムを備えた内燃機関を搭載する車両、船舶等に応用することができる。

１内燃機関
２０排気マニホルド
２１上流側排気管
２２触媒コンバータ
２３下流側排気管
２４排気通路
４４電子制御部
５２フロント空燃比センサ
５３リヤ空燃比センサ
６４排出ガス浄化システム
６５劣化判定装置
６６燃料供給停止手段
６７応答時間測定手段
６８応答時間傾向算出手段
６９補正値算出手段
７０劣化判定手段

Claims

排出ガス浄化システムの劣化を判定する劣化判定装置において、前記排出ガス浄化システムは、内燃機関の排出ガスを浄化する触媒コンバータと、この触媒コンバータの下流側に配置されて排出ガス中の空燃比を検出するためのリヤ空燃比センサとを備え、前記内燃機関への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段と、前記リヤ空燃比センサの応答時間を測定する応答時間測定手段と、複数の応答時間から応答時間傾向をみる応答時間傾向算出手段とを備え、燃料供給が停止されてから前記リヤ空然比センサが所定の出力信号を出力するまでの応答時間を異なる吸入空気量条件下で求め、求めた複数の応答時間から前記リヤ空燃比センサの応答時間傾向である傾き量を求め、求めた傾き量が所定傾き量よりも小さい場合に前記触媒コンバータが劣化していると判定する劣化判定手段を備えることを特徴とする劣化判定装置。
前記傾き量から前記リヤ空燃比センサの応答時間を補正する補正値を求める補正値算出手段を備え、前記劣化判定手段は、前記補正値により補正した前記リヤ空燃比センサの応答時間が所定応答時間よりも大きい場合に前記リヤ空燃比センサが劣化していると判定することを特徴とする請求項１に記載の劣化判定装置。