JP2936780B2 - 触媒劣化検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの排気系に配設
され、排ガスを浄化するための触媒の劣化を検出する触
媒劣化検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、触媒の上下流に酸素センサを
設けたシステムにおいて、触媒正常時は触媒のストレー
ジ効果によって下流酸素センサの出力信号の周期は上流
酸素センサのそれより長くなり、触媒劣化時はストレー
ジ効果の低下によって下流酸素センサの出力信号の周期
が短くなりほぼ上流酸素センサの出力信号周期と同じに
なるとともに、下流酸素センサの出力信号の振幅が触媒
正常時に比べて大きくなることが知られている。

【０００３】そのため、触媒の劣化検出装置としては上
下酸素センサの出力信号の周期比（上流酸素センサ周期
／下流酸素センサ周期）を求めこの周期比が所定値以下
になった時あるいは下流酸素センサの出力信号振幅が判
定値を越えた時触媒劣化と判別するものが特開昭６１ー
２８６５５０号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のような
装置においては、上流酸素センサの出力特性が劣化し応
答性が遅くなるとその出力信号の周期は長くなるため下
流酸素センサも同じ周期でリッチ／リーンに振れてしま
うので前後酸素センサの周期比は小さくなり、触媒が良
くても劣化であると誤検出してしまうという問題があ
る。

【０００５】また、図１０に示すように上流酸素センサ
劣化時には上流酸素センサ出力Ｖ１に基づいて定められ
る空燃比補正係数ＦＡＦの振幅Ｗ２が、図９に示す上流
酸素センサ正常時（周期が短い時）の振幅Ｗ１より大き
くなるため、空燃比は大きく振られその結果、その空燃
比の変動幅の増大に応じて下流酸素センサの出力信号の
振幅も大きくなる。即ち、下流酸素センサの振幅は上流
酸素センサの周期が長くなるに従って大きくなる。その
ため、下流酸素センサの振幅が大きくなった時触媒劣化
と判別する前述の装置だと上流酸素センサ劣化による下
流酸素センサの振幅増大を触媒劣化と誤判定してしまう
という問題もある。

【０００６】本発明は、前述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、上流酸素
センサの劣化の有無に係わらず触媒の劣化を精度よく検
出できる装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は図１に示すよう
に、エンジンの排気系に配設され、排ガスをを浄化する
ための触媒と、この触媒の上・下流にそれぞれ配設さ
れ、空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを検
出する上流、下流酸素センサと、この上流酸素センサの
出力信号に応じて前記エンジンに供給される混合気の空
燃比を理論空燃比近傍になるように補正するための空燃
比補正係数を算出する空燃比補正係数算出手段と、前記
空燃比補正係数を用いて前記混合気の空燃比を理論空燃
比になるようにフィードバック制御するエンジン制御手
段と、前記エンジン制御手段によるフィードバック制御
中に、前記空燃比補正係数の所定変化後、この所定変化
に対応した前記下流酸素センサの出力信号変化がおこる
までの遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、前記エ
ンジン制御手段によるフィードバック制御中において、
前記遅延時間が所定時間未満の場合、前記触媒が劣化し
たと判断する触媒劣化検出手段とを備えることを特徴と
する触媒劣化検出装置を要旨としている。

【０００８】

【作用】以上の構成により、空燃比補正係数算出手段で
エンジンの排気系に配設される排ガスを浄化するための
触媒の上流に配設された上流酸素センサの出力信号に応
じてエンジンに供給される混合気の空燃比を理論空燃比
近傍になるように補正するための空燃比補正係数が算出
される。そしてエンジン制御手段でこの空燃比補正係数
を用いてエンジンに供給される混合気の空燃比が理論空
燃比近傍にフィードバック制御される。

【０００９】そして遅延時間算出手段で、エンジン制御
手段によるフィードバック制御中に、空燃比補正係数の
所定変化後この変化に対応した下流酸素センサ出力が変
化するまでの遅延時間が算出され、触媒劣化検出手段
で、空燃比フィードバック中において、遅延時間が所定
時間未満になったとき触媒劣化と判別される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を車両用エンジンに適応した一
実施例について図面に基づいて説明する。

【００１１】図２は本発明実施例の概略構成図である。
エンジン１の吸気通路２にはエアフロメータ３が設けら
れている。エアフロメータ３はエアクリーナ４を通って
導かれる吸気量Ｑを直接計測するものである。さらに吸
気通路２には、運転者のアクセル５の操作量に応じて開
閉し、エンジン１へ供給する吸気量Ｑを調節するスロッ
トル弁６が設けられている。また、エンジン１の各気筒
には各気筒毎に燃料供給系７から加圧燃料を吸気ポート
へ供給するための燃料噴射弁８が設けられている。

【００１２】また、ディストリビュータ９には、７２０
クランク角度（℃Ａ）毎に基準位置検出用信号を発生す
る基準位置センサ１０および３０℃Ａ毎にクランク角検
出用信号を発生するクランク角センサ１１が設けられて
いる。

【００１３】さらに、エンジン１のシリンダブロックの
ウォータジャケット１２には、冷却水温Ｔｈｗを検出す
るための水温センサ１３が設けられている。一方、排気
系には排気マニホールド１４の下流に排ガス中の有害成
分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）を同時に浄化する三元触媒１
５が設けられている。そして、三元触媒１５の上流側、
即ち排気マニホールド１４には、上流酸素センサ（Ｏ₂
センサ）１６が設けられ、また三元触媒１５の下流側の
排気管１７には下流Ｏ₂ センサ１８が設けられている。
周知のとおり、これら上・下流Ｏ₂ センサ１６，１８は
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出力電圧を発生するものである。

【００１４】また、１９は後述する電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）２０で三元触媒１５が劣化したと判断された時、運
転者へ警告を発するためのアラームである。ＥＣＵ２０
は、例えばマイクロコンピュータとして構成され、周知
の通りＡ／Ｄ変換器１０１，Ｉ／Ｏポート１０２，ＣＰ
Ｕ１０３，ＲＯＭ１０４，ＲＡＭ１０５，バックアップ
ＲＡＭ１０６，クロック発生回路１０７等が設けられて
いる。

【００１５】以下、図３〜図６に示すフローチャートを
用いてエンジン１の空燃比制御方法および三元触媒１５
の劣化検出方法について説明する。図３は前述の各種セ
ンサからの検出信号に応じて燃料噴射量ＴＡＵを演算す
る燃料噴射量演算ルーチンを示すフローチャートであ
る。このルーチンは所定期間（例えば、本実施例では３
６０℃Ａ）毎に起動・実行されるものである。

【００１６】ステップ１０１で吸気量Ｑ、回転数ＮＥ等
の検出信号を読み込みんでステップ１０２で基本燃料噴
射量Ｔｐを次式により演算する。

【００１７】

【数１】Ｔｐ←Ｋ・Ｑ／ＮＥ ここで、Ｋは定数である。つづくステップ１０３で基本
燃料噴射量Ｔｐを後述する空燃比フィードバック制御等
の各種の補正を行い燃料噴射量ＴＡＵを次式を用いて演
算する。

【００１８】

【数２】ＴＡＵ←Ｔｐ・ＦＡＦ・Ｆ ここで、ＦＡＦは空燃比フィードバック制御による空燃
比補正係数、Ｆは各種補正係数である。そして、ステッ
プ１０４で前述のステップ１０３により演算された燃料
噴射量ＴＡＵに対応した制御信号を燃料噴射弁８へ出力
する。

【００１９】図４は上流Ｏ₂ センサ１６の検出信号（上
流出力値）Ｖ１に基づいて行われる主空燃比フィードバ
ック制御、即ち空燃比補正係数ＦＡＦを設定する空燃比
フィードバック制御ルーチンである。このルーチンは所
定時間（例えば、本実施例では４msec）毎に起動・実行
されるものである。

【００２０】ステップ２０１で主空燃比フィードバック
制御の条件（第１の実行条件）が成立しているか否かを
判断する。ここで、第１の実行条件としては、例えば、
本実施例ではエンジン始動後でかつ上流Ｏ₂ センサ１６
が活性状態であること等である。ステップ２０１で第１
の実行条件が成立していないと判断された場合は、ステ
ップ２０２へ進む。ステップ２０２で空燃比補正係数Ｆ
ＡＦを１．０に設定（ＦＡＦ←１．０）し、本ルーチン
を終了する。

【００２１】一方、ステップ２０１で第１の実行条件が
成立していると判断された場合はステップ２０３以降の
上流出力値Ｖ１によるフィードバック処理を実行する。
ステップ２０３で上流出力値Ｖ１を読み込む。つづくス
テップ２０４で上流出力値Ｖ１が第１の比較電圧ＶＲ１
（例えば、本実施例では０．４５Ｖ）以下か否か、即ち
空燃比がリッチかリーンかを判定する。ここで、上流出
力値Ｖ１が第１の比較電圧ＶＲ１以下、即ち空燃比がリ
ーンである場合はステップ２０５へ進む。ステップ２０
５で第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１が正の値、即ち
今回の制御タイミングで上流出力値Ｖ１がリッチからリ
ーンへ反転したか否かを判定する。ここで、第１のディ
レイカウンタＣＤＬＹ１は上流出力値Ｖ１が第１の比較
電圧ＶＲ１を横切ってからの経過時間を計測するための
カウンタであり、リッチ状態の経過時間は正の値、リー
ン状態の経過時間は負の値で定義される。

【００２２】ステップ２０５で第１のディレイカウンタ
ＣＤＬＹ１が負の値である場合はステップ２０７へ進
む。また、ステップ２０５で第１のディレイカウンタＣ
ＤＬＹ１が正の値である場合はステップ２０６へ進む。
ステップ２０６で第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１を
リセット（ＣＤＬＹ１←０）し、ステップ２０７へ進
む。

【００２３】ステップ２０７で第１のディレイカウンタ
ＣＤＬＹ１の値をデクリメントする（ＣＤＬＹ１←ＣＤ
ＬＹ１−１）。次にステップ５０１で後述する図６に示
す触媒劣化検出ルーチン実行中か否かの判別を図６のス
テップ４０１の触媒劣化検出条件が成立しているか否か
で行う。ここで、触媒劣化検出条件とは運転状態が定常
状態であることである。ステップ５０１がＮＯ判定のと
きはステップ５０３で第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１を
所定値ＴＲ１に設定し、ＹＥＳ判定のときはステップ５
０２で所定値ＴＳ１より小さい所定値ＴＳ１に設定す
る。続くステップ２０８で第１のディレイカウンタＣＤ
ＬＹ１が第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１未満か否かを判
定する。ここで、第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１は、上
流Ｏ₂ センサ１６の出力信号がリッチからリーンへの変
化があってもリッチであるとの判断を保持する遅延処理
における遅延時間に対応するカウント値であり、負の値
で定義される。このため第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１
を所定値ＴＲ１より小さい所定値ＴＳ１に設定すると遅
延処理における遅延時間は例えば１２ｍｓｅｃから２４
０ｍｓｅｃへ変化して長くなり空燃比補正係数ＦＡＦの
周期が長くなって後述する図６のステップ４０８、４１
１で確実に下流酸素センサ１８のリッチ⇔リーン反転を
検出することができる。

【００２４】ステップ２０８で第１のディレイカウンタ
ＣＤＬＹ１が第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１以上の場合
はステップ２１７へ進む。一方、ステップ２０８で第１
のディレイカウンタＣＤＬＹ１が第１のリーン遅延時間
ＴＤＬ１未満、即ち上流Ｏ₂ センサ１６の出力信号がリ
ッチからリーンへ変化してから前述の遅延時間以上経過
した場合はステップ２０９へ進む。ステップ２０９で第
１のディレイカウンタＣＤＬＹ１を第１のリーン遅延時
間ＴＤＬ１に設定（ＣＤＬＹ１←ＴＤＬ１）し、ステッ
プ２１０へ進む。ステップ２１０で遅延処理後の空燃比
の状態を示すフラグＦ１をリセット（Ｆ１←０）し、ス
テップ２１７へ進む。即ちフラグＦ１がリセット状態
（Ｆ１＝０）の場合は遅延処理後の空燃比がリーンであ
ることを示す。

【００２５】また、ステップ２０４で上流出力値Ｖ１が
第１の比較電圧ＶＲ１より大きい、即ち空燃比がリッチ
である場合はステップ２１１へ進む。ステップ２１１で
第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１が負の値、即ち今回
の制御タイミングで上流出力値Ｖ１がリーンからリッチ
へ反転したか否かを判定する。ここで、第１のディレイ
カウンタＣＤＬＹ１が正の値である場合はステップ２１
３へ進む。

【００２６】一方、ステップ２１１で第１のディレイカ
ウンタＣＤＬＹ１が負の値である場合はステップ２１２
へ進む。ステップ２１２で第１のディレイカウンタＣＤ
ＬＹ１をリセット（ＣＤＬＹ１←０）し、ステップ２１
３へ進む。

【００２７】ステップ２１３で第１のディレイカウンタ
ＣＤＬＹ１の値をインクリメントする（ＣＤＬＹ１←Ｃ
ＤＬＹ１＋１）。次にステップ５０４でステップ５０１
と同様に図６に示す触媒劣化検出ルーチン実行中か否か
の判別を行う。ステップ５０４がＮＯ判定のときはステ
ップ５０６で第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１を所定値Ｔ
Ｒに設定し、ＹＥＳ判定のときはステップ５０５で所定
値ＴＲより大きい所定値ＴＳに設定する。続くステップ
２１４で第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１が第１のリ
ッチ遅延時間ＴＤＲ１以上か否かを判定する。ここで、
第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１は、上流Ｏ₂ センサ１６
の出力信号がリーンからリッチへの変化があってもリー
ンであるとの判断を保持する遅延処理に対応する遅延時
間に対応するカウント値であり、正の値で定義される。
このため第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１を所定値ＴＲよ
り大きい所定値ＴＳに設定すると遅延処理における遅延
時間は例えば６４ｍｓｅｃから２４０ｍｓｅｃへ変化し
て長くなり空燃比補正係数ＦＡＦの周期が長くなって後
述する図６のステップ４０８、４１１で確実に下流酸素
センサ１８のリッチ⇔リーン反転を検出することができ
る。ステップ２１４で第１のディレイカウンタＣＤＬＹ
１が第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１以下の場合はステッ
プ２１７へ進む。

【００２８】一方、ステップ２１４で第１のディレイカ
ウンタＣＤＬＹ１が第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１より
大きい場合、即ち上流Ｏ₂ センサ１６の出力信号がリー
ンからリッチへ変化してから前述の遅延時間以上経過し
た場合はステップ２１５へ進む。ステップ２１５で第１
のディレイカウンタＣＤＬＹ１を第１のリッチ遅延時間
ＴＤＲ１に設定（ＣＤＬＹ１←ＴＤＲ１）し、ステップ
２１６へ進む。ステップ２１６で遅延処理後の空燃比の
状態を示すフラグＦ１をセット（Ｆ１←１）し、ステッ
プ２１７へ進む。即ちフラグＦ１がセット状態（Ｆ１＝
１）の場合は遅延処理後の空燃比がリッチであることを
示す。

【００２９】ステップ２１７でフラグＦ１が反転したか
否か、即ち遅延処理後の空燃比の状態が反転したか否か
を判別する。ここで、遅延処理後の空燃比の状態が反転
した場合は、ステップ２１８〜ステップ２２０のスキッ
プ処理を行う。まず、ステップ２１８でフラグＦ１がリ
セット状態か否かを判定する。ここで、フラグＦ１がリ
セット状態である、即ちリッチからリーンへの反転であ
る場合はステップ２１９へ進む。ステップ２１９で空燃
比補正係数ＦＡＦを第１のリッチスキップ量ＲＳＲ１だ
け増大させ、

【００３０】

【数３】ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＲＳＲ１ ステップ２２４へ進む。また、ステップ２１８でフラグ
Ｆ１がセット状態である、即ちリーンからリッチへの反
転である場合はステップ２２０へ進む。ステップ２２０
で空燃比補正係数ＦＡＦを第１のリーンスキップ量ＲＳ
Ｌ１だけ減少させ、

【００３１】

【数４】ＦＡＦ←ＦＡＦ−ＲＳＬ１ ステップ２２４へ進む。一方、ステップ２１７で遅延処
理後の空燃比の状態が反転していない場合はステップ２
２１〜ステップ２２３の積分処理を行う。まず、ステッ
プ２２１でフラグＦ１がリセット状態である、即ちリー
ンであるか否かを判別する。ここで、リーンである場合
はステップ２２２へ進む。ステップ２２２で空燃比補正
係数ＦＡＦを第１のリッチ積分定数ＫＩＲ１だけ増加さ
せ、

【００３２】

【数５】ＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩＲ１ ステップ２２４へ進む。また、ステップ２２１でリッチ
である場合はステップ２２３へ進む。ステップ２２３で
空燃比補正係数ＦＡＦを第１のリーン積分定数ＫＩＬ１
だけ減少させ、

【００３３】

【数６】ＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬ１ ステップ２２４へ進む。ステップ２２４で前述のように
して設定された空燃比係数ＦＡＦが所定範囲（例えば、
本実施例では０．８〜１．２）となるようにガード処理
を行い本ルーチンを終了する。

【００３４】図５は下流Ｏ₂ センサ１８の出力値（下流
出力値）Ｖ２に基づいて主空燃比フィードバック制御に
おける第１のリッチスキップ量ＲＳＲ１、第１のリーン
スキップ量ＲＳＬ１を補正する副空燃比フィードバック
制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチン
は所定時間（例えば、本実施例では１sec ）毎に起動・
実行されるものである。

【００３５】まず、ステップ３０１で空燃比フィードバ
ック条件（第２の実行条件）が成立しているか否か、即
ち副空燃比フィードバック制御を実行するか否かを判断
する。ここで、第２の実行条件とは、例えば本実施例で
は、第１の実行条件が成立している、即ち主空燃比フィ
ードバック制御中である。下流Ｏ₂ センサ１８が活性状
態である等である。

【００３６】ステップ３０１で第２の実行条件が成立し
ていない場合はステップ３０２へ進む。ステップ３０２
で第１のリッチスキップ量ＲＳＲ１を所定のリッチスキ
ップ量ＲＳＲ０に設定する。つづくステップ３０３で第
１のリーンスキップ量ＲＳＬ１を所定のリーンスキップ
量ＲＳＬ０に設定し、本ルーチンを終了する。

【００３７】また、ステップ３０１で第２の実行条件が
成立している場合はステップ３０４以降の下流出力値Ｖ
２に基づく副空燃比フィードバック処理を実行する。ま
ず、ステップ３０４で下流出力値Ｖ２を読み込む。ステ
ップ３０５で下流出力値Ｖ２が第２の比較電圧ＶＲ２
（例えば、本実施例では第１の比較電圧ＶＲ１と同じ
０．４５Ｖと設定）以下か否か、即ち空燃比がリッチか
リーンかを判定する。ここで、下流出力値Ｖ２が第２の
比較電圧ＶＲ２以下、即ち空燃比がリーンである場合は
ステップ３０６へ進む。

【００３８】ステップ３０６で第２のディレイカウンタ
ＣＤＬＹ２が正の値、即ち今回の制御タイミングで下流
出力値Ｖ２がリッチからリーンへ反転したか否かを判定
する。ここで、第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２は前
述の第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１と同様に下流出
力値Ｖ２が第２の比較電圧ＶＲ２を横切ってからの経過
時間を計測するためのカウンタであり、リッチ状態の経
過時間は正の値、リーン状態の経過時間は負の値で定義
される。

【００３９】ステップ３０６で第２のディレイカウンタ
ＣＤＬＹ２が負の値である場合はステップ３０８へ進
む。また、ステップ３０６で第２のディレイカウンタＣ
ＤＬＹ２が正の値である場合はステップ３０７へ進む。
ステップ３０７で第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２を
リセット（ＣＤＬＹ２←０）し、ステップ３０８へ進
む。

【００４０】ステップ３０８で第２のディレイカウンタ
ＣＤＬＹ２の値をデクリメントする（ＣＤＬＹ２←ＣＤ
ＬＹ２−１）。続くステップ３０９で第２のディレイカ
ウンタＣＤＬＹ２が第２のリーン遅延時間ＴＤＬ２未満
か否かを判定する。ここで、第２のリーン遅延時間ＴＤ
Ｌ２は、下流Ｏ₂ センサ１８の出力信号がリッチからリ
ーンへの変化があってもリッチであるとの判断を保持す
る遅延処理における遅延時間に対応するカウント値であ
り、負の値で定義される。ステップ３０９で第２のディ
レイカウンタＣＤＬＹ２が第２のリーン遅延時間ＴＤＬ
２以上の場合はステップ３１８へ進む。

【００４１】一方、ステップ３０９で第２のディレイカ
ウンタＣＤＬＹ２が第２のリーン遅延時間ＴＤＬ２未
満、即ち下流Ｏ₂ センサ１８の出力信号がリッチからリ
ーンへ変化してから前述の遅延時間以上経過した場合は
ステップ３１０へ進む。ステップ３１０で第２のディレ
イカウンタＣＤＬＹ２を第２のリーン遅延時間ＴＤＬ２
に設定（ＣＤＬＹ２←ＴＤＬ２）し、ステップ３１１へ
進む。ステップ３１１で遅延処理後の空燃比の状態を示
すフラグＦ２をリセット（Ｆ２←０）し、ステップ３１
８へ進む。即ちフラグＦ２がリセット状態（Ｆ２＝０）
の場合は遅延処理後の空燃比がリーンであることを示
す。

【００４２】また、ステップ３０５で下流出力値Ｖ２が
第２の比較電圧ＶＲ２より大きい、即ち空燃比がリッチ
である場合はステップ３１２へ進む。ステップ３１２で
第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２が負の値、即ち今回
の制御タイミングで下流出力値Ｖ２がリーンからリッチ
へ反転したか否かを判定する。ここで、第２のディレイ
カウンタＣＤＬＹ２が正の値である場合はステップ３１
４へ進む。

【００４３】一方、ステップ３１２で第２のディレイカ
ウンタＣＤＬＹ２が負の値である場合はステップ３１３
へ進む。ステップ３１３で第２のディレイカウンタＣＤ
ＬＹ２をリセット（ＣＤＬＹ２←０）し、ステップ３１
４へ進む。

【００４４】ステップ３１４で第２のディレイカウンタ
ＣＤＬＹ２の値をインクリメントする（ＣＤＬＹ２←Ｃ
ＤＬＹ２＋１）。続くステップ３１５で第２のディレイ
カウンタＣＤＬＹ２が第２のリッチ遅延時間ＴＤＲ２未
満か否かを判定する。ここで、第２のリッチ遅延時間Ｔ
ＤＲ２は、下流Ｏ₂ センサ１８の出力信号がリーンから
リッチへの変化があってもリーンであるとの判断を保持
する遅延処理に対応する遅延時間に対応するカウント値
であり、正の値で定義される。ステップ３１５で第２の
ディレイカウンタＣＤＬＹ２が第２のリッチ遅延時間Ｔ
ＤＲ２以上の場合はステップ３１８へ進む。

【００４５】一方、ステップ３１５で第２のディレイカ
ウンタＣＤＬＹ２が第２のリッチ遅延時間ＴＤＲ２より
大きい、即ち下流Ｏ₂ センサ１８の出力信号がリーンか
らリッチへ変化してから前述の遅延時間以上経過した場
合はステップ３１６へ進む。ステップ３１６で第２のデ
ィレイカウンタＣＤＬＹ２を第２のリッチ遅延時間ＴＤ
Ｒ２に設定（ＣＤＬＹ２←ＴＤＲ２）し、ステップ３１
７へ進む。ステップ３１７で遅延処理後の空燃比の状態
を示すフラグＦ２をセット（Ｆ２←１）し、ステップ３
１８へ進む。即ちフラグＦ２がセット状態（Ｆ２＝１）
の場合は遅延処理後の空燃比がリッチであることを示
す。

【００４６】ステップ３１８でフラグＦ２がリセット状
態か否か、即ち遅延処理後の空燃比がリーンであるかリ
ッチであるかを検出する。ここで、フラグＦ２がリセッ
ト状態、即ち遅延処理後の空燃比がリーンである場合は
ステップ３１９へ進む。ステップ３１９で第１のリッチ
スキップ量ＲＳＲ１を所定値ＲＳだけ増加させ、

【００４７】

【数７】ＲＳＲ１←ＲＳＲ１＋ＲＳ ステップ３２０へ進む。ステップ３２０で第１のリーン
スキップ量ＲＳＬ１を所定値ＲＳだけ減少させ、

【００４８】

【数８】ＲＳＬ１←ＲＳＬ１−ＲＳ ステップ３２３へ進む。一方、ステップ３１８でフラグ
Ｆ２がセット状態、即ち遅延処理後の空燃比がリッチで
ある場合はステップ３２１へ進む。ステップ３２１で第
１のリッチスキップ量ＲＳＲ１を所定値ＲＳだけ減少さ
せ、

【００４９】

【数９】ＲＳＲ１←ＲＳＲ１−ＲＳ ステップ３２２へ進む。ステップ３２２で第１のリーン
スキップ量ＲＳＬ１を所定値ＲＳだけ増加させ、

【００５０】

【数１０】ＲＳＬ１←ＲＳＬ１＋ＲＳ ステップ３２３へ進む。ステップ３２３で前述のように
して設定された第１のリッチスキップ量ＲＳＲ１、第１
のリーンスキップ量ＲＳＬ１が所定範囲内となるいよう
にガード処理し、本ルーチンを終了する。

【００５１】図６は三元触媒１６の劣化を検出する触媒
劣化検出制御ルーチンである。本ルーチンは所定期間
（例えば、本実施例では６４msec）毎に起動・実行され
る。ステップ４０１で劣化検出条件が成立しているか否
か、即ち劣化検出処理を実行するか否かを判断する。こ
こで、劣化検出条件とは、例えば本実施例では、前述の
主・副空燃比フィードバック制御中である、空燃比補正
係数ＦＡＦ、第１のリッチスキップ量ＲＳＲ１および第
１のリーンスキップ量ＲＳＬ１がガード値でない、エン
ジン１が定常状態である等である。ステップ４０１で劣
化検出条件が成立していない場合は以後の処理を行わず
に本ルーチンを終了する。

【００５２】一方、ステップ４０１で触媒劣化検出条件
が成立した場合は、ステップ４０２以降の劣化検出処理
を実行する。まずステップ４０２及び４０３でカウンタ
ＣＲＬ，ＣＬＲをインクリメントする（ＣＲＬ←ＣＲＬ
＋１，ＣＬＲ←ＣＬＲ＋１）。

【００５３】ここでカウンタＣＲＬは空燃比補正係数Ｆ
ＡＦがリッチからリーンにスキップ状に変化した時点か
らの経過時間に相当し、カウンタＣＬＲは空燃比補正係
数ＦＡＦがリーンからリッチ側にスキップ状に変化した
時点からの経過時間に相当する。

【００５４】図７は、上流Ｏ₂ センサ１６，空燃比補正
係数ＦＡＦ，下流Ｏ₂ センサ１８の出力波形を表したも
ので、下流Ｏ₂ センサ１８の出力は空燃比補正係数ＦＡ
Ｆのスキップ状の変化（リッチからリーン及びリーンか
らリッチ）に対し、それぞれ所定の遅延時間Ｔ１，Ｔ２
経過後に比較電圧ＶＲ２をリーン側に、あるいはリッチ
側に横切っている。

【００５５】即ち、触媒１５が正常であればそのストレ
ージ効果によって、空燃比補正係数ＦＡＦの変化に伴う
空燃比の変動の下流Ｏ₂ センサ１８への伝搬が遅れる。
しかし触媒１５が劣化するとそのストレージ効果が低下
し、図７に示す様に空燃比補正係数ＦＡＦの変化に対す
る下流Ｏ₂ センサ１８の出力の変化の遅れ時間Ｔ１Ｘ，
Ｔ２Ｘはそれぞれ正常時の遅れ時間Ｔ１，Ｔ２に対して
短くなる。本発明実施例では空燃比補正係数ＦＡＦがリ
ッチからリーンへの変化時点から下流Ｏ₂ センサ１８の
出力電圧Ｖ２が比較電圧ＶＲ２以下になるまでの遅延時
間Ｔ１をカウンタＣＲＬでカウントし、空燃比補正係数
ＦＡＦがリーンからリッチへの変化時点から出力電圧Ｖ
２が比較電圧ＶＲ２以上になるまでの遅延時間Ｔ２をカ
ウンタＣＬＲでカウントする。そして所定回数α（例え
ば１０回）だけＴ１，Ｔ２を求め、Ｔ１，Ｔ２の平均を
算出し、その平均値より触媒１５の劣化を判別してい
る。

【００５６】図６に戻って、ステップ４０２，４０３で
カウンタＣＲＬ，ＣＬＲをインクリメントするとステッ
プ４０４で空燃比補正係数ＦＡＦがリッチ側からリーン
側にスキップ状に変化したか即ち、ＦＡＦの値が１．０
以上から１．０以下に下降したかの判別を行なう。リッ
チからリーンに変化した場合はステップ４０５でカウン
タＣＲＬをリセット（ＣＲＬ←０）する。

【００５７】そしてステップ４０８で下流Ｏ₂ センサ１
８がリッチからリーンに変化したか即ち出力電圧Ｖ２が
比較電圧ＶＲ２を下回ったか否かの判別を行ない、下回
った場合はステップ４０９で遅延時間Ｔ１の積算値に相
当し、第１の積算手段をなす積算カウンタＴＣＲＬに現
在のカウント値ＣＲＬ（Ｔ１に相当する値）を加算す
る。

【００５８】

【数１１】ＴＣＲＬ←ＴＣＲＬ＋ＣＲＬ そしてステップ４１０でカウンタ値ＣＲＬを積算した回
数を示す第１のカウント手段をなす積算回数カウンタＣ
ＣＲＬをインクリメントする（ＣＣＲＬ←ＣＣＲＬ＋
１）。次にステップ４１４でステップ４０９，４１２で
遅延時間Ｔ１，Ｔ２の積算回数に相当する実行積算カウ
ンタＴＴをインクリメントする（ＴＴ←ＴＴ＋１）。そ
してステップ４１５で積算カウンタＴＴが所定回数αに
達したか否かの（所定期間積算したか否か）判別を行な
い、達した場合は以下ステップ４１６〜４２１の処理を
実行し、達していない場合は本ルーチンを抜ける。

【００５９】またステップ４０４でＮＯ判定のときはス
テップ４０６で空燃比補正係数ＦＡＦがリーンからリッ
チにスキップ状に変化したか即ちＦＡＦの値が１．０以
下から１．０以上に上昇したかの判別を行ない、リーン
からリッチに変化した場合はステップ４０７でカウンタ
ＣＬＲをリセットする（ＣＬＲ←０）。

【００６０】またステップ４０８での判定がＮＯであっ
た場合はステップ４１１で下流Ｏ₂ センサ１８がリーン
からリッチに変化したか即ち出力電圧Ｖ２が比較電圧Ｖ
Ｒ２を上回ったか否かの判別を行ない、上回った場合は
ステップ４１２で遅延時間Ｔ２を積算する第２の積算手
段をなすカウンタＴＣＬＲに現在のカウント値ＣＲＬ
（Ｔ２に相当する値）を加算する。

【００６１】

【数１２】ＴＣＬＲ←ＴＣＬＲ＋ＣＬＲ そしてステップ４１３でカウンタ値ＣＬＲを積算した回
数を示し、第２のカウント手段をなす積算回数カウンタ
ＣＣＬＲをインクリメント（ＣＣＬＲ←ＣＣＬＲ＋１）
し、ステップ４１４に進む。

【００６２】またステップ４０６でＮＯ判定である都合
即ち、空燃比補正係数ＦＡＦがリッチ→リーンまたはリ
ーン→リッチの変化時でないときはカウンタＣＲＬ，Ｃ
ＬＲはリセットされずステップ４０８に進む。そして、
ステップ４０８，４１１共にＮＯ判定の場合は以下の処
理は行なわない。即ち、本ルーチンにおいて、ＦＡＦが
リッチからリーンへの変化時でなく、また下流Ｏ₂ セン
サ１８がリッチからリーンへの変化時でないときはカウ
ンタＣＲＬ，ＣＬＲの更新のみを行なう。

【００６３】ステップ４１５で積算カウンタＴＴが所定
回数αに達した場合はステップ４１６に進んで遅延時間
Ｔ１とＴ２の平均値Ｔを算出する。

【００６４】

【数１３】 Ｔ＝（ＴＣＲＬ／ＣＣＲＬ＋ＴＣＬＲ／ＣＣＬＲ）／２ 上式においてＴＣＲＬ／ＣＣＲＬは積算結果ＴＣＲＬを
積算回数ＣＣＲＬで除算してえられる除算結果であり、
遅延時間Ｔ１のＣＣＲＬ回数分の平均値に相当し、また
ＴＣＬＲ／ＣＣＬＲは積算結果ＴＣＲＬを積算回数ＣＣ
ＲＬで除算してえられる除算結果であり、遅延時間Ｔ２
のＣＣＬＲ回数分の平均に相当するため、両者の和を２
で除算して求まるＴはＴ１とＴ２とを含めた遅延時間の
平均値となる。

【００６５】ステップ４１７で劣化判定レベルβを読み
込む。ここで劣化判定レベルβは図８に示すように吸入
気量Ｑに対応して定められており吸気量Ｑが大きくなる
に従って劣化判定レベルβは小さくなる特性を有してい
る。ステップ４１７で劣化判定レベルβが定まるとステ
ップ４１８で平均値Ｔと劣化判定レベルβとを比較し、
平均値Ｔの方が小さいときはステップ４１９で触媒１５
が劣化を判別してステップ４２０でアラーム１９を点灯
してステップ４２２に進む。

【００６６】逆に平均値Ｔの方が劣化判定レベルβより
大きいときはステップ４２１で触媒１５は正常と判別し
てステップ４２２に進む。ステップ４２２では、カウン
タＣＲＬ，ＣＬＲ，積算カウンタＴＣＲＬ，ＴＣＬＲ，
積算回数カウンタＣＣＲＬ，ＣＣＬＲ，実行積算カウン
タＴＴをリセットして本ルーチンを終了する。

【００６７】前述した実施例では遅延時間Ｔ１，Ｔ２を
所定回求めてそれらの平均値Ｔを用いて触媒の劣化検出
を行ったが、遅延時間Ｔ１の平均値（ＴＣＲＬ／ＣＣＲ
Ｌ）のみあるいは遅延時間Ｔ２の平均値（ＴＣＬＲ／Ｃ
ＣＬＲ）のみを劣化判別レベルβと比較することにより
触媒の劣化を判別してもよい。

【００６８】さらに遅延時間Ｔ１，Ｔ２を積算して積算
結果を積算回数で除算した除算結果即ち平均値を用いず
に、１回のみの遅延時間Ｔ１あるいはＴ２を劣化判定レ
ベルβと比較することにより触媒の劣化を判別する様に
してもよい。

【００６９】また、遅延時間Ｔ１，Ｔ２の積算回数が所
定αを越えた後にステップ４１６以降の劣化判別処理を
実行する替わりに、所定時間（例えば６４０msec）毎に
ステップ４１６以降の劣化判別処理を実行する様にして
もよい。

【００７０】また、劣化判定レベルβを吸気量Ｑに対応
して設定する替わりに、一定値例えば１sec に設定して
もよい。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明では、空燃比
フィードバック中に空燃比補正係数の変化に対する下流
酸素センサの出力変化の遅延時間に基づいて触媒の劣化
判別を行うため、上流酸素センサの特性が劣化した場合
でも触媒の劣化を精度よく検出できるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明を適応した一実施例の概略構成図であ
る。

【図３】燃料噴射量算出ルーチンを示したフローチャー
トである。

【図４】主空燃比フィードバック処理を示したフローチ
ャートである。

【図５】副空燃比フィードバック処理を示したフローチ
ャートである。

【図６】触媒劣化検出ルーチンを示したフローチャート
である。

【図７】三元触媒１５の劣化状態に応じた上・下流酸素
センサの出力波形を示したタイムチャートである。

【図８】劣化判定レベルβと吸気量Ｑとの関係を示した
マップである。

【図９】上流酸素センサ正常時の上・下流酸素センサの
出力波形を示したタイムチャートである。

【図１０】上流酸素センサ劣化時の上・下流酸素センサ
の出力波形を示したタイムチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン ８ 燃料噴射弁 １５ 三元触媒 １６ 上流Ｏ₂ センサ １８ 下流Ｏ₂ センサ １９ アラーム ２０ ＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−33408（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−207159（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−30915（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/22 301

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気系に配設され、排ガスを
   浄化するための触媒と、 この触媒の上・下流にそれぞ
   れ配設され、空燃比が理論空燃比に対してリッチかリー
   ンかを検出する上流、下流酸素センサと、 この上流酸素センサの出力信号に応じて、前記エンジン
   に供給される混合気の空燃比を理論空燃比近傍になるよ
   うに補正するための空燃比補正係数を算出する空燃比補
   正係数算出手段と、 前記空燃比補正係数を用いて前記混合気の空燃比を理論
   空燃比になるようにフィードバック制御するエンジン制
   御手段と、前記エンジン制御手段によるフィードバック制御中に、
   前記空燃比補正係数の所定変化後、この所定変化に対応
   した前記下流酸素センサの出力信号変化がおこるまでの
   遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、前記エンジン制御手段によるフィードバック制御中にお
   いて、 前記遅延時間が所定時間未満の場合、前記触媒が
   劣化したと判断する触媒劣化検出手段とを備えることを
   特徴とする触媒劣化検出装置。
2. 【請求項２】 前記遅延時間検出手段は、前記空燃比補
   正係数がリッチ側からリーン側にスキップ状に変化した
   時から前記下流酸素センサに出力が予め定められる比較
   電圧をリッチ側からリーン側に横切るまでの時間、ある
   いは前記空燃比補正係数がリーン側からリッチ側にスキ
   ップ状に変化した時から前記下流酸素センサの出力が予
   め定められる前記比較電圧をリーン側からリッチ側に横
   切るまでの時間の少なくとも一方を検出する手段を含む
   ことを特徴とする請求項１記載の触媒劣化検出装置。
3. 【請求項３】 前記遅延時間検出手段は、前記空燃比補
   正係数がリッチ側からリーン側にスキップ状に変化した
   時から前記下流酸素センサの出力が予め定められる比較
   電圧をリッチ側からリーン側に横切るまでの第１の遅延
   時間を所定期間だけ積算する第１の積算手段と、 この第１の積算手段による積算回数を計数する第１のカ
   ウンタ手段と、 前記空燃比補正係数がリーン側からリッチ側にスキップ
   状に変化した時から前記下流酸素センサの出力が予め定
   められる比較電圧をリーン側からリッチ側に横切るまで
   の第２の遅延時間を前記所定期間だけ積算する第２の積
   算手段と、 この第２の積算手段による積算回数を計数する第２のカ
   ウンタ手段と、 前記第１の積算手段の積算結果を第１の積算手段の積算
   回数で除算した除算結果と、前記第２の積算手段の積算
   結果を第２の積算手段の積算回数で除算した除算結果と
   の平均値を算出する平均値算出手段と、 より構成させることを特徴とする請求項１記載の触媒劣
   化検出装置。