JP3089969B2

JP3089969B2 - 排気浄化触媒の劣化診断装置

Info

Publication number: JP3089969B2
Application number: JP07023182A
Authority: JP
Inventors: 卓也松本; 光浩三宅; 徹橋本; 俊郎野村; 英嗣金尾
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 2000-09-18
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JPH08218851A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気浄化触媒の劣化診
断装置に係り、特に排気浄化触媒の上流側と下流側とに
それぞれ空燃比センサを備えた装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車用ガソリンエンジンの排気
系には、有害排出ガス成分の低減を図るため、酸化還元
型の排気浄化触媒（以下、三元触媒）が設けられてい
る。三元触媒は、炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素
（ＣＯ）を酸化する一方で、窒素酸化物（ＮＯ_X）を還
元することにより、排気ガスの浄化を行うデバイスであ
る。三元触媒の酸化還元反応は理論空燃比近傍の狭い領
域（ウインドウ）でのみ行われるため、排気マニホール
ド等に空燃比センサ（Ｏ₂センサ）を設置し、その出力
信号に基づいて空燃比をフィードバック制御している。
一方、三元触媒は、使用期間が長くなるにつれて劣化し
て浄化効率が低下するが、この劣化は定期点検時等に排
気ガステスタを用いる方法でしか確認できないため、浄
化効率が低下しているにも拘わらず使用され続ける虞が
あった。

【０００３】そこで、特開昭６１−２８６５５０号公報
等には、三元触媒の上流側と下流側とにＯ₂センサをそ
れぞれ設け、これらＯ₂センサの出力信号に基づいて三
元触媒の劣化を判定する劣化診断装置が開示されてい
る。この劣化診断装置では、フィードバック制御により
空燃比が目標空燃比（例えば、理論空燃比）を境にして
短い周期で変動することに着目し、これに呼応して変化
する上流側Ｏ₂センサの出力周波数を下流側のそれと比
較することにより、三元触媒の劣化を判定するようにし
ている。

【０００４】すなわち、三元触媒には、排気ガス中の残
存酸素をストレージする能力があるため、三元触媒を通
過した排気ガス中には僅かな酸素しか含まれない。その
ため、三元触媒が正常な浄化効率を維持している場合に
は、図１０に示したように、下流側Ｏ₂センサの出力信
号は変動しにくくなり、その振幅が小さくなると共に反
転周波数も非常に低くなる。したがって、下流側Ｏ₂セ
ンサと空燃比に伴い出力信号が変動する上流側Ｏ₂セン
サとの反転周波数比（下流側Ｏ₂センサの反転周波数／
上流側Ｏ₂センサの反転周波数）を算出すると、その値
はごく小さな値となる。

【０００５】ところが、三元触媒が劣化して浄化効率が
低下すると、有害排出ガス成分の浄化が行われなくなる
と共に、酸素をストレージする能力も低下し、排気ガス
中の残存酸素がそのまま三元触媒を通過し始める。これ
により、下流側Ｏ₂センサの出力信号も上流側Ｏ₂セン
サの出力信号と同様に変化することになり、上述した反
転周波数比は徐々に１に近づいてゆくことになる。そこ
で、上述した劣化診断装置では、このような三元触媒の
浄化効率と反転周波数比との関係から、三元触媒の劣化
判定を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した反
転周波数比は、三元触媒の劣化だけでなく、エンジンの
運転状態によってもその値が変動することが知られてい
る。すなわち、上流側Ｏ ₂センサの反転周波数は、吸入
空気量が多くなる高速・高負荷運転領域では高くなり、
逆に、吸入空気量が少なくなる低速・低負荷運転領域で
は低くなる。これに対し、下流側Ｏ₂センサの反転周波
数は、三元触媒の最大浄化能力の関係もあり、その変化
は上流側Ｏ₂センサよりも小さくなる。このため、特定
の運転状態が突出しているような場合には、反転周波数
比が三元触媒の浄化効率を正しく反映しなくなる虞があ
った。

【０００７】すなわち、都市部での渋滞走行が主となる
車両と、高速道路等での連続高速走行が主となる車両と
では、三元触媒が同等に劣化していても反転周波数比に
は大きな相違が生じ、劣化と判定される時期が異なって
しまうこととなる。そこで、従来は劣化判定の基準とな
る反転周波数比をあまり高い値に設定することができ
ず、浄化効率が許容限度内の三元触媒であっても、これ
を劣化と判定して交換する虞があった。周知のように、
三元触媒はプラチナ等の貴金属を用いた非常に高価な部
品であり、早期の交換は、整備工数の増大のみならず、
省資源やランニングコストの面からも問題となってい
た。

【０００８】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
特定の運転状態が突出しているような場合にも、三元触
媒の劣化を高精度に判定できる排気浄化触媒の劣化診断
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の請求項
１では、内燃機関の排気通路における排気浄化触媒の上
流側に設けられた上流側空燃比センサと、前記排気通路
における排気浄化触媒の下流側に設けられた下流側空燃
比センサと、前記上流側空燃比センサの出力信号が所定
の目標空燃比に対応する閾値を境に反転を繰り返すよう
に、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィー
ドバック制御する空燃比制御手段と、前記内燃機関の運
転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検
出手段により検出された運転状態が、予め設定された複
数の運転領域のうちのいずれに含まれるかを判定する運
転領域判定手段と、この運転領域判定手段の判定結果に
応じ、前記上流側空燃比センサの出力信号の反転周波数
と前記下流側空燃比センサの出力信号の反転周波数とか
ら反転周波数比を演算し、この反転周波数比に基づき、
前記各運転領域毎に触媒劣化情報量を繰り返し演算する
劣化情報量演算手段と、この劣化情報量演算手段により
繰り返し演算された各運転領域毎の触媒劣化情報量の平
均値の積算値に基づき、前記排気浄化触媒の劣化を判定
する劣化判定手段とを備えたことを特徴とする排気浄化
触媒の劣化診断装置を提案する。

【００１０】

【００１１】また、本発明の好ましい態様として、請求
項１記載の劣化診断装置において、前記劣化情報量演算
手段は、前記触媒劣化情報量を前記反転周波数比の平均
値の積算値をその積算回数で除した値として演算するの
がよい。

【００１２】また、この場合、前記劣化情報量演算手段
は、前記運転領域毎に前記触媒劣化情報量を演算するの
が好ましい。また、この際、前記劣化判定手段は、前記
劣化情報量演算手段による前記運転領域毎の前記平均値
の積算回数が、前記運転領域毎に予め設定された所定回
数を上回ったときに、前記平均値の積算値に基づき前記
劣化判定を行うのが好ましい。

【００１３】また、このとき、前記劣化判定手段は、前
記劣化情報量演算手段による前記運転領域毎の前記平均
値の積算値をそれぞれの積算回数によって除した値の平
均値を所定の判定値と比較することにより前記劣化判定
を行うのが好ましい。また、請求項２では、請求項１記
載の劣化診断装置において、前記劣化判定手段は、前記
劣化情報量演算手段による前記運転領域毎の前記触媒劣
化情報量の積算回数が前記運転領域毎に予め設定された
所定回数を上回ったときに、前記劣化判定を行うものを
提案する。

【００１４】また、請求項１記載の劣化診断装置におい
て、前記複数の運転領域は、少なくとも前記内燃機関の
負荷情報に基づき設定されるようにするのが好ましい。
また、請求項１記載の劣化診断装置において、前記複数
の運転領域は、少なくとも高速・高負荷運転領域と低速
・低負荷運転領域とを含むのが好ましい。

【００１５】また、請求項１記載の劣化診断装置におい
て、前記劣化情報量演算手段は、前記所定時間内に前記
複数の運転領域間で運転状態が移行した場合には、前記
触媒劣化情報量の演算を中止するのが好ましい。

【００１６】

【作用】請求項１の劣化診断装置では、劣化情報量演算
手段が、例えば、上流側空燃比センサの反転周波数で下
流側空燃比センサの反転周波数を除して反転周波数比を
演算し、この反転周波数比に基づいて各運転領域毎に触
媒劣化情報量を繰り返し演算する一方で、運転状態検出
手段が現在の運転状態が複数の運転領域のいずれに含ま
れるかを判定し、更に劣化判定手段が各運転領域毎の触
媒劣化判定情報量の平均値の積算値に基づき排気浄化触
媒の劣化を判定する。

【００１７】

【００１８】また、請求項１の劣化診断装置の好ましい
態様では、劣化情報量演算手段は、例えば、反転周波数
比の平均値を所定回数以上積算した後、その積算値を積
算回数で除すことにより触媒劣化情報量を算出する。ま
た、この場合、さらに好ましい態様では、劣化情報量演
算手段は、例えば、低速・低負荷運転領域や高速・高負
荷運転領域について、個別に触媒劣化情報量を算出す
る。

【００１９】また、この際、さらに好ましい態様では、
劣化判定手段は、例えば、各運転領域について所定数以
上の平均値が積算されたら、その積算値を平均して触媒
劣化情報量を算出し、これを劣化判定閾値と比較して排
気浄化触媒の劣化を判定する。また、このとき、さらに
好ましい態様では、劣化判定手段は、例えば、各運転領
域毎に所定数以上の平均値が積算されたら、各積算値を
それぞれの積算回数で除した後、それらを平均すること
により触媒劣化情報量を算出し、これを劣化判定閾値と
比較して排気浄化触媒の劣化を判定する。

【００２０】また、請求項２の劣化診断装置では、例え
ば、劣化判定手段はそれぞれの積算回数が各運転領域毎
の設定回数を上回ると、積算値を積算回数で除して平均
することにより触媒劣化情報量を算出し、これを劣化判
定閾値と比較して排気浄化触媒の劣化を判定する。

【００２１】また、請求項１の劣化診断装置の好ましい
態様では、運転領域が、例えば、吸気量情報や吸気管負
圧等に基づき複数に分割される。また、請求項１の劣化
診断装置の他の好ましい態様では、運転領域が、例え
ば、上流側空燃比センサの反転周波数が高くなる高速・
高負荷運転領域と、反転周波数が低くなる低速・低負荷
運転領域とに分割される。

【００２２】また、請求項１の劣化診断装置の他の好ま
しい態様では、劣化情報量演算手段は、例えば、所定時
間内に運転状態が第１の運転領域から第２の運転領域に
移行した場合には、第１の運転領域についての触媒劣化
情報量の演算を中止し、第２の運転領域についての触媒
劣化情報量の演算を開始する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明に係る劣化診断装置を備えた内
燃機関を示す概略構成図である。同図において、エンジ
ン１の吸気ポート２には、各気筒毎に燃料噴射弁３が取
り付けられた吸気マニホールド４を介して、エアクリー
ナ５，カルマン渦式のエアフローセンサ６，スロットル
バルブ７，ＩＳＣ（アイドルスピードコントローラ）８
等を具えた吸気管９が接続している。また、排気ポート
１０には、排気マニホールド１１を介して排気管１２が
接続しており、この排気管１２には三元触媒１３および
図示しないマフラが取り付けられている。排気管１２の
管路には、三元触媒１３の上流側と下流側とに、それぞ
れ上流側Ｏ₂センサ１４と下流側Ｏ ₂センサ１５とが装
着されている。これらＯ₂センサ１４，１５は、三元触
媒１３を通過する前後の排気ガス中の酸素に反応し、そ
の濃度に応じた電圧を発生する。

【００２４】エンジン１には、エンジン回転速度Ｎe 等
を検出するためのクランク角センサ２０，冷却水温ＴW
を検出する水温センサ２１等が取付けられ、吸気系に
は、スロットルバルブ７の開度θTHを検出するスロット
ルセンサ２２，大気圧Ｔa を検出する大気圧センサ２
３，吸気温度Ｔa を検出する吸気温センサ２４等の各種
センサが接続している。図中、３０は燃焼室３１の上部
に配置された点火プラグであり、３２は点火プラグ３０
に高電圧を出力する点火コイルである。

【００２５】一方、車室内には、図示しない入出力装
置、多数の制御プログラムを内蔵した記憶装置（ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（エンジンコン
トロールユニット）４０が設置されている。ＥＣＵ４０
の入力側には、上述した以外にも、各種センサやスイッ
チ類が接続されており、これらからの検出情報が入力さ
れる。また、出力側には、燃料噴射弁３やＩＳＣ８，点
火コイル３２等が接続されており、これらに向けて各種
センサ類からの入力情報に基づいて演算された最適値が
出力される。そして、ＥＣＵ４０は、燃料噴射，点火時
期，ＩＳＣ等の制御等を行う他、両Ｏ₂センサ１４，１
５の出力信号に基づき触媒劣化診断をも実行する。図
中、４１は車室内に設置された警告灯であり、三元触媒
１３の劣化時に点灯し、運転者に注意を促す。

【００２６】先ず、本実施例における燃料噴射制御につ
いて、簡単に説明する。運転者がエンジン１を始動する
と同時に、ＥＣＵ４０による燃料噴射制御が実行され
る。この制御を開始すると、ＥＣＵ４０は、エアフロー
センサ６とクランク角センサ２０との出力信号に基づき
一吸気行程あたりの吸気量情報Ａ／Ｎを求め、その値と
目標空燃比（通常は、理論空燃比）とから基本燃料噴射
時間ＴBASEを算出する。次に、ＥＣＵ４０は、基本燃料
噴射時間ＴBASEに対して、大気圧センサ２３や吸気温セ
ンサ２４の出力信号に基づく補正を行うと共に、水温セ
ンサ２１やスロットルセンサ２２等の出力信号に基づ
き、更に暖機増量補正や加速増量補正等を行って燃料噴
射時間ＴINJ を算出する。そして、ＥＣＵ４０は、この
ようにして得た燃料噴射時間ＴINJ に対し、燃料噴射弁
３の開弁遅れを補完する無効噴射時間ＴD を加算した後
に、図示しない燃料噴射弁ドライバを介して燃料噴射弁
３を駆動する。

【００２７】さて、上流側Ｏ₂センサ１４の活性化完了
やエンジン１が高負荷・高回転運転状態にないこと等、
所定の運転条件が整うと、ＥＣＵ４０は、空燃比フィー
ドバック制御を開始する。この制御を開始すると、ＥＣ
Ｕ４０は、上流側Ｏ₂センサ１４の出力電圧ＶOFと所定
の閾値ＶTH（例えば、０．５Ｖ）との大小を比較し、空
燃比のフィードバック補正を行う。すなわち、上流側Ｏ
₂センサ１４は、混合気の空燃比が理論空燃比（１４．
７）となる前後で出力電圧ＶOFが最高電圧（例えば、
１．０Ｖ）から最低電圧（例えば、０Ｖ）に急変するた
め、出力電圧ＶOFが閾値ＶTH（例えば、０．５Ｖ）を下
回ったら、燃料噴射時間ＴINJ を徐々に長くしてリッチ
側に移行させ、逆に出力電圧ＶOFが閾値ＶTHを上回った
ら、燃料噴射時間ＴINJ を徐々に短くしてリーン側に移
行させる。この結果、混合気の空燃比が常に理論空燃比
の近傍に保持され、三元触媒１３による排気ガスの浄化
が高い効率で行われることになる。

【００２８】本実施例における空燃比フィードバック制
御では、フィードバック補正係数の中心値が１．０とな
るように学習補正を行い、学習補正量を不揮発性ＲＡＭ
に収納する。そして、その学習補正量を用いることで、
上述したオープンループ制御の精度を向上させると共
に、フィードバック制御の立ち上がり時のずれ量を小さ
くしている。

【００２９】以下、図２〜図７のフローチャートと図
８，図９のグラフを用いて、本実施例における触媒劣化
診断の手順を説明する。運転者がイグニッションスイッ
チをＯＮにしてエンジン１が始動すると、図２，図３の
触媒劣化診断サブルーチンが実行される。このサブルー
チンを開始すると、ＥＣＵ４０は、先ず図２のステップ
Ｓ２で各センサからの入力情報をＲＡＭに読み込んだ
後、ステップＳ４で触媒劣化診断を実施するための条件
（診断条件）が成立しているか否かを判定する。ここで
は、空燃比フィードバック制御が実施されていること、
両Ｏ₂センサ１４，１５が正常に作動していること等を
順次確認し、全ての条件が成立したときに判定結果がＹ
es（肯定）となるが、Ｎｏ（否定）の場合には以降の処
理を行わずスタートに戻る。

【００３０】診断条件が成立してステップＳ４の判定結
果がＹesとなると、ＥＣＵ４０は、次にステップＳ６で
図４，図５の反転周波数比算出サブルーチンを実行す
る。このサブルーチンを開始すると、ＥＣＵ４０は、先
ず図４のステップＳ４２で再び各センサからの入力情報
をＲＡＭに読み込んだ後、ステップＳ４４で、吸気量情
報Ａ／Ｎやエンジン回転速度Ｎe 等に基づき、今回の運
転状態が、前回の処理の時点から、図８のマップ上で低
速・低負荷運転領域（Ａ領域）と高速・高負荷運転領域
（Ｂ領域）との間で移行していないか否かを判定する。
そして、この判定がＹesであれば、ＥＣＵ４０は、ステ
ップＳ４６で上流側Ｏ₂センサ１４からの出力信号に基
づき上流側反転周波数ｆF を検出する。この検出方法と
しては、例えば、所定時間（例えば、１０秒）内に、上
流側Ｏ₂センサ１４の出力電圧ＶOFが閾値ＶTH（例え
ば、０．５Ｖ）を横切った回数を求め、この回数をその
まま上流側反転周波数ｆF とする。上流側反転周波数ｆ
F の検出を終えると、ＥＣＵ４０は、次にステップＳ４
８で、上流側反転周波数ｆF と同様の方法で、下流側Ｏ
₂センサ１５の出力電圧ＶORに基づき下流側反転周波数
ｆR を検出する。

【００３１】次に、ＥＣＵ４０は、ステップＳ５０で上
流側反転周波数ｆF と下流側反転周波数ｆR とから反転
周波数比α（＝ｆR/ｆF ）を算出した後、ステップＳ５
２で、その値と前回までの反転周波数比αの加算値αto
tal(n-1)とから、下式により今回（ｎ回目）までの加算
値αtotal(n)を算出する。 αtotal(n)＝αtotal(n-1)＋α 次に、ＥＣＵ４０は、ステップＳ５４で、このサブルー
チンと同時にカウントアップが開始されているタイマＴ
の値が、所定時間ＴA （本実施例では、１０秒）を超え
たか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、スタート
に戻って上述した処理を繰り返す。

【００３２】スタートに戻ったＥＣＵ４０は、ステップ
Ｓ５４の判定がＮｏである限り（すなわち、タイマＴの
値が所定時間ＴA を超えるまで）、反転周波数比αの加
算を続ける。そして、タイマＴの値が所定時間ＴA を超
え、ステップＳ５４の判定がＹesになると、ＥＣＵ４０
は、図５のステップＳ５６で、現時点での加算値αtota
l(n)と加算回数ｎとから、下式により反転周波数比αの
平均値αave を算出する。

【００３３】αave ＝αtotal(n)／ｎ次に、ＥＣＵ４０は、ステップＳ５８で、現在の運転状
態が図８のマップ上でＡ領域にあるか否かを判定し、こ
の判定がＹesであれば、ステップＳ６０でＡ領域反転周
波数比αA に平均値αave を代入した後、ステップＳ６
２でＡ領域フラグＦA を１としてサブルーチンを終了す
る。また、ステップＳ５８の判定がＮｏであれば、ステ
ップＳ６４でＢ領域反転周波数比αB に平均値αave を
代入した後、ステップＳ６６でＡ領域フラグＦA を０と
してサブルーチンを終了する。

【００３４】一方、反転周波数比算出サブルーチン実行
中に、ステップＳ４４の判定がＮｏとなった場合、ＥＣ
Ｕ４０は、ステップＳ６８で加算値αtotal(n)と加算回
数ｎとを０にリセットした後、ステップＳ７０でタイマ
Ｔの値も０にリセットし、ステップＳ４６に進む。すな
わち、タイマＴの値が所定時間ＴA を超える前に運転状
態がＡ領域とＢ領域との間で移行した場合には、それま
での処理は無かったものとして、新たな領域で反転周波
数比αの加算を開始するのである。これは、あまり短時
間のデータに基づいて反転周波数比αの平均値αave を
算出すると、ノイズ等による誤検出の影響が大きくなる
虞があるためである。

【００３５】反転周波数比算出サブルーチンを終了する
と、ＥＣＵ４０は、触媒劣化診断サブルーチンのステッ
プＳ８でＡ領域フラグＦA が１であるか否かを判定す
る。そして、この判定がＹesであれば、ステップＳ１０
で下式によりＡ領域積算値αAaccu を算出した後、ステ
ップＳ１２でＡ領域積算回数ＮA に１を加算する。 αAaccu ＝αAaccu ＋αA また、ステップＳ８の判定がＮｏであれば、ステップＳ
１４で下式によりＢ領域積算値αBaccu を算出した後、
ステップＳ１２でＢ領域積算回数ＮB に１を加算する。

【００３６】αBaccu ＝αBaccu ＋αB 尚、Ａ領域積算値αAaccu ，Ｂ領域積算値αBaccu ，Ａ
領域積算回数ＮA ，Ｂ領域積算回数ＮB は、不揮発性Ｒ
ＡＭに保存されるデータであり、新車時の初期値はすべ
て０に設定されている。そして、整備時にマルチユース
テスタを用いる場合等の外は、劣化診断が長期に亘る場
合でも、これらのデータは外部から初期化されない。

【００３７】Ａ領域積算値αAaccu あるいはＢ領域積算
値αBaccu の算出を終えると、ＥＣＵ４０は、ステップ
Ｓ１８でＡ領域積算回数ＮA が所定値ＮAX（本実施例で
は、１０）を超えたか否かを判定し、この判定がＮｏで
あればスタートに戻って上述した処理を繰り返す。ステ
ップＳ１８の判定がＹesとなったら、ＥＣＵ４０は、ス
テップＳ２０で今度はＢ領域積算回数ＮB が所定値ＮBX
（本実施例では、１０）を超えたか否かを判定し、この
判定がＮｏであればスタートに戻って上述した処理を繰
り返す。

【００３８】さて、ステップＳ１８，Ｓ２０の判定が共
にＹesとなると、ＥＣＵ４０は、次にステップＳ２２で
下式に基づき全域平均値αABave （触媒劣化情報量）を
算出する。 αABave ＝０．５×（αAaccu ／ＮA ＋αBaccu ／ＮB
）次に、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２４で全域平均値αAB
ave の値が所定の判定閾値ＴHc（例えば、０．８）より
大きいか否かを判定し、この判定がＮｏの場合には、三
元触媒１３は劣化しておらず、図９のグラフに示すよう
に、浄化効率ＥCAT の下限値Ｅ1 （例えば、約８５％）
以上で正常に機能していると診断し、ステップＳ２６
で、図６の正常時処理サブルーチンを実行する。

【００３９】正常時処理サブルーチンでは、先ず、ステ
ップＳ８２において、警告灯４１を消灯し、三元触媒１
３が正常に機能していることを運転者に示す。次に、ス
テップＳ８４において、ＥＣＵ４０は三元触媒１３の劣
化に対応する故障コードがＲＡＭに残らないように故障
コード消去の操作を行う。一方、全域平均値αABave が
判定閾値ＴHcを超え、ステップＳ２４の判定結果がＹes
となった場合には、三元触媒１３が劣化し、浄化効率Ｅ
CAT が下限値Ｅ1（約８５％）以下になったと診断し、
ステップＳ２８で、図７の劣化時処理サブルーチンを実
行する。

【００４０】劣化時処理サブルーチンでは、先ず、ステ
ップＳ９２において、警告灯４１を点灯させ、運転者に
三元触媒１３の劣化を知らせて修理を促す。そして、ス
テップＳ９４において、ＥＣＵ４０は三元触媒１３の劣
化に対応する故障コードをＲＡＭに記憶する。これによ
り、修理をする際には、この故障コードを読みだすこと
で容易に故障内容を知ることができ、三元触媒１３の交
換等の対応を迅速に行うことができる。

【００４１】正常時処理サブルーチンまたは劣化時処理
サブルーチンを終えると、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３
０で、Ａ領域積算値αAaccu ，Ｂ領域積算値αBaccu ，
Ａ領域積算回数ＮA ，Ｂ領域積算回数ＮB の値をすべて
０にリセットした後、スタートに戻って触媒劣化診断サ
ブルーチンを再び開始する。本実施例では、このような
手順で三元触媒の劣化診断を行うようにしたため、全域
平均値αABave には、Ａ領域およびＢ領域における算出
結果が平均化された状態で反映される。したがって、特
定の運転状態が突出して反転周波数比αの算出頻度がＡ
領域またはＢ領域に偏った場合にも、三元触媒の劣化判
定を正確に行うことができ、三元触媒の早期の交換を防
止することが可能となった。

【００４２】以上で具体的実施例の説明を終えるが、本
発明の態様はこの実施例に限るものではない。例えば、
上記実施例では、運転領域を二つに区分して反転周波数
の積算を行うようにしたが、三つ以上に区分してこれを
行うようにしてもよいし、運転領域の区分を吸気量情報
等のエンジン負荷情報のみにより行うようにしてもよ
い。また、上記実施例では、正常判定あるいは劣化判定
が行われるまでの、各運転領域における反転周波数比の
積算値に基づき触媒劣化情報量（全域平均値）を算出す
るようにしたが、各運転領域における最新の所定回の積
算値に基づき劣化情報量を算出するようにしてもよい。
また、熱劣化しやすい上流側Ｏ₂センサが劣化したとき
等に、触媒劣化判定を中止するようにしてもよい。ま
た、上記実施例では、空燃比センサとして電圧出力型の
Ｏ₂センサを使用するようにしたが、リニア空燃比セン
サのように電流出力型のものを用いるようにしてもよ
い。更に、制御の具体的な手順を始め、各閾値等の具体
的な値については、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適
宜変更することが可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明の請求項１の劣化診断装置によれ
ば、内燃機関の排気通路における排気浄化触媒の上流側
に設けられた上流側空燃比センサと、前記排気通路にお
ける排気浄化触媒の下流側に設けられた下流側空燃比セ
ンサと、前記上流側空燃比センサの出力信号が所定の目
標空燃比に対応する閾値を境に反転を繰り返すように、
前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバ
ック制御する空燃比制御手段と、前記内燃機関の運転状
態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手
段により検出された運転状態が、予め設定された複数の
運転領域のうちのいずれに含まれるかを判定する運転領
域判定手段と、この運転領域判定手段の判定結果に応
じ、前記上流側空燃比センサの出力信号の反転周波数と
前記下流側空燃比センサの出力信号の反転周波数とから
反転周波数比を演算し、この反転周波数比に基づき、前
記各運転領域毎に触媒劣化情報量を繰り返し演算する劣
化情報量演算手段と、この劣化情報量演算手段により繰
り返し演算された各運転領域毎の触媒劣化情報量の平均
値の積算値に基づき、前記排気浄化触媒の劣化を判定す
る劣化判定手段とを備えるようにしたため、特定の運転
状態が突出した場合にも、各運転領域毎に触媒劣化情報
量の平均化を行うこと等により、偏りのない触媒劣化情
報量を得ることができると共に、ノイズ等による誤検出
の影響を少なくすることができ、反転周波数比が所定値
以上となったときに排気浄化触媒が劣化していると判定
することにより、正確な劣化判定が可能となる。

【００４４】

【００４５】

【００４６】また、請求項１記載の劣化診断装置の好ま
しい態様として、前記劣化情報量演算手段は、前記触媒
劣化情報量を前記反転周波数比の平均値の積算値をその
積算回数で除した値として演算するのがよく、これによ
り、触媒劣化情報量の演算精度が更に向上し、正確な劣
化判定が可能となる。また、この場合、さらに好ましい
態様として、前記劣化情報量演算手段は、前記運転領域
毎に前記触媒劣化情報量を演算するのがよく、これによ
り、特定の運転状態が突出していてもこれを平均化する
ことができ、正確な劣化判定が可能となる。

【００４７】また、この際、さらに好ましい態様とし
て、前記劣化判定手段は、前記劣化情報量演算手段によ
る前記運転領域毎の前記平均値の積算回数が、前記運転
領域毎に予め設定された所定回数を上回ったときに、前
記平均値の積算値に基づき前記劣化判定を行うのがよ
く、これにより、各運転領域について十分なデータを得
ることができ、正確な劣化判定が可能となる。

【００４８】また、このとき、さらに好ましい態様とし
て、前記劣化判定手段は、前記劣化情報量演算手段によ
る前記運転領域毎の前記平均値の積算値をそれぞれの積
算回数によって除した値の平均値を所定の判定値と比較
することにより前記劣化判定を行うのがよく、これによ
り、特定の運転状態が突出していても偏りのない触媒劣
化情報量を得ることができ、正確な劣化判定が可能とな
る。

【００４９】また、請求項２の劣化診断装置によれば、
請求項１記載の劣化診断装置において、前記劣化判定手
段は、前記劣化情報量演算手段による前記運転領域毎の
前記触媒劣化情報量の積算回数が前記運転領域毎に予め
設定された所定回数を上回ったときに、前記劣化判定を
行うようにしたため、各運転領域について十分な触媒劣
化情報量を得ることができ、正確な劣化判定が可能とな
る。

【００５０】また、請求項１記載の劣化診断装置の好ま
しい態様として、前記複数の運転領域は、少なくとも前
記内燃機関の負荷情報に基づき設定されるのがよく、こ
れにより、反転周波数比に影響を与える吸入空気量の増
減が加味された触媒劣化情報量を得ることができ、正確
な劣化判定が可能となる。また、請求項１記載の劣化診
断装置の他の好ましい態様として、前記複数の運転領域
は、少なくとも高速・高負荷運転領域と低速・低負荷運
転領域とを含むのがよく、これにより、偏りのない反転
周波数比に基づいた触媒劣化情報量を得ることができ、
正確な劣化判定が可能となる。

【００５１】また、請求項１記載の劣化診断装置の他の
好ましい態様として、前記劣化情報量演算手段は、前記
所定時間内に前記複数の運転領域間で運転状態が移行し
た場合には、前記触媒劣化情報量の演算を中止するのが
よく、これにより、少な過ぎるデータによる触媒劣化情
報量を除去できることになり、正確な劣化判定が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る劣化診断装置を備えた内燃機関の
概略構成図である。

【図２】触媒劣化診断サブルーチンの手順を示すフロー
チャートである。

【図３】触媒劣化診断サブルーチンの手順を示すフロー
チャートである。

【図４】反転周波数比算出サブルーチンの手順を示すフ
ローチャートである。

【図５】反転周波数比算出サブルーチンの手順を示すフ
ローチャートである。

【図６】正常時処理サブルーチンの手順を示すフローチ
ャートである。

【図７】劣化時処理サブルーチンの手順を示すフローチ
ャートである。

【図８】吸気量情報とエンジン回転速度とをパラメータ
とする領域マップである。

【図９】触媒劣化情報量と浄化効率との関係を示すグラ
フである。

【図１０】上流側Ｏ₂センサと下流側Ｏ₂センサとの出
力電圧を示すグラフである。

【符号の説明】

１エンジン１２排気管１３三元触媒１４上流側Ｏ₂センサ１５下流側Ｏ₂センサ４０ＥＣＵ４１警告灯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 45/00 ３５８Ｆ０２Ｄ 45/00 ３５８Ｚ (72)発明者野村俊郎東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者金尾英嗣東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (56)参考文献特開平７−247830（ＪＰ，Ａ) 特開平３−253714（ＪＰ，Ａ) 特開平３−57862（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−286550（ＪＰ，Ａ) 特開平５−98949（ＪＰ，Ａ) 特開平７−243342（ＪＰ，Ａ) 特開平７−310536（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−128221（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/20 F01N 9/00 F02D 41/14 F02D 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路における排気浄化触
媒の上流側に設けられた上流側空燃比センサと、前記排気通路における排気浄化触媒の下流側に設けられ
た下流側空燃比センサと、前記上流側空燃比センサの出力信号が所定の目標空燃比
に対応する閾値を境に反転を繰り返すように、前記内燃
機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御
する空燃比制御手段と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、この運転状態検出手段により検出された運転状態が、予
め設定された複数の運転領域のうちのいずれに含まれる
かを判定する運転領域判定手段と、この運転領域判定手段の判定結果に応じ、前記上流側空
燃比センサの出力信号の反転周波数と前記下流側空燃比
センサの出力信号の反転周波数とから反転周波数比を演
算し、この反転周波数比に基づき、前記各運転領域毎に
触媒劣化情報量を繰り返し演算する劣化情報量演算手段
と、この劣化情報量演算手段により繰り返し演算された各運
転領域毎の触媒劣化情報量の平均値の積算値に基づき、
前記排気浄化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排気浄化触媒の劣化診断装置。
【請求項２】前記劣化判定手段は、前記劣化情報量演
算手段による前記運転領域毎の前記触媒劣化情報量の積
算回数が前記運転領域毎に予め設定された所定回数を上
回ったときに、前記劣化判定を行うことを特徴とする、
請求項１記載の排気浄化触媒の劣化診断装置。