JP3135948B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
エンジンの排気浄化装置Info
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はエンジンの排気浄化装
置、特に排気ガス中に含まれる有害成分を触媒作用によ
って減少させる触媒コンバータを燃焼室下流側の排気通
路に設置すると共に、燃焼室に供給される混合気の空燃
比を目標空燃比に制御するようにしたエンジンの排気浄
化装置に関する。
置、特に排気ガス中に含まれる有害成分を触媒作用によ
って減少させる触媒コンバータを燃焼室下流側の排気通
路に設置すると共に、燃焼室に供給される混合気の空燃
比を目標空燃比に制御するようにしたエンジンの排気浄
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用などのエンジンにおいては、燃焼
後の排気ガス中に含まれる有害成分を減少させるため
に、上記有害成分のうち特に環境に対する影響の大きい
一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物
（ＮＯｘ）の３成分に優れた浄化特性を発揮する三元触
媒を用いた触媒コンバータを排気系に設置すると共に、
上記三元触媒の触媒作用が効率よく発揮されるように燃
焼室に供給される混合気の空燃比を所定の目標空燃比
（例えば、理論空燃比；空気／燃料＝１４．７）に維持
する空燃比制御を行うようにしたものがある。この空燃
比制御は、具体的には、上記触媒コンバータの上流側に
空気過剰率λ（実空燃比／理論空燃比）が１の状態を境
として出力状態が変化する排気センサを設置し、この排
気センサの検出値が空燃比のリッチ状態（燃料が過濃な
状態）を示すときには燃料供給量を減量すると共に、上
記検出値が空燃比のリーン状態（燃料が希薄な状態）を
示すときには燃料供給量を増量することによって、燃焼
室に供給される混合気の空燃比が上記目標空燃比に収束
するように行われる。
後の排気ガス中に含まれる有害成分を減少させるため
に、上記有害成分のうち特に環境に対する影響の大きい
一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物
（ＮＯｘ）の３成分に優れた浄化特性を発揮する三元触
媒を用いた触媒コンバータを排気系に設置すると共に、
上記三元触媒の触媒作用が効率よく発揮されるように燃
焼室に供給される混合気の空燃比を所定の目標空燃比
（例えば、理論空燃比；空気／燃料＝１４．７）に維持
する空燃比制御を行うようにしたものがある。この空燃
比制御は、具体的には、上記触媒コンバータの上流側に
空気過剰率λ（実空燃比／理論空燃比）が１の状態を境
として出力状態が変化する排気センサを設置し、この排
気センサの検出値が空燃比のリッチ状態（燃料が過濃な
状態）を示すときには燃料供給量を減量すると共に、上
記検出値が空燃比のリーン状態（燃料が希薄な状態）を
示すときには燃料供給量を増量することによって、燃焼
室に供給される混合気の空燃比が上記目標空燃比に収束
するように行われる。
【０００３】ところで、上記触媒コンバータに用いられ
ている三元触媒は、例えば有鉛ガソリンを注油すること
などにより触媒成分に不純物が付着し、経年変化に応じ
て設定された使用期間内においても性能劣化を生じると
いう問題がある。
ている三元触媒は、例えば有鉛ガソリンを注油すること
などにより触媒成分に不純物が付着し、経年変化に応じ
て設定された使用期間内においても性能劣化を生じると
いう問題がある。
【０００４】このような問題に対しては、例えば特開昭
６３−９７８５２号公報に開示されているように、エン
ジンの排気系に設けられた触媒コンバータの下流側に酸
素濃度を検出する第２の排気センサを設置し、この排気
センサの空燃比フィードバック制御時における出力反転
回数によって触媒作用の劣化を判定するようにしたもの
がある。これは、触媒作用の劣化時には酸素吸蔵能力の
低下により、触媒下流側の酸素濃度が上流側とほとんど
差がなくなることに着目して、間接的に触媒の劣化を判
定しようとするものである。
６３−９７８５２号公報に開示されているように、エン
ジンの排気系に設けられた触媒コンバータの下流側に酸
素濃度を検出する第２の排気センサを設置し、この排気
センサの空燃比フィードバック制御時における出力反転
回数によって触媒作用の劣化を判定するようにしたもの
がある。これは、触媒作用の劣化時には酸素吸蔵能力の
低下により、触媒下流側の酸素濃度が上流側とほとんど
差がなくなることに着目して、間接的に触媒の劣化を判
定しようとするものである。
【０００５】ところで、排気通路に設置された触媒コン
バータ中の触媒は、酸素の吸着、脱離により有害成分に
対する酸化還元反応を繰り返すようになっているので、
触媒コンバータの下流側の酸素分圧は変動しにくく、運
転状態によっては酸素過剰状態になったり、酸素不足状
態になったりして一定しないという問題がある。つま
り、エンジンの燃焼室に供給される混合気は理論空燃比
の付近に制御されることから、燃焼室から排出される排
気ガス中の酸素濃度も理論空燃比を反映した値となる。
したがって、上流側の排気ガス中の酸素量が多いときに
は、触媒の酸素吸蔵能力をオーバーフローした酸素によ
って触媒コンバータ下流の酸素濃度が過剰状態となり、
また排気ガス中の酸素量が小さいときには、全ての酸素
が触媒に吸着されることから下流側の酸素濃度が不足状
態となるのである。このため、触媒コンバータの下流の
排気センサの検出値に基づいて触媒の劣化判定を行おう
としても良好な判定精度が得られないという問題が発生
する。
バータ中の触媒は、酸素の吸着、脱離により有害成分に
対する酸化還元反応を繰り返すようになっているので、
触媒コンバータの下流側の酸素分圧は変動しにくく、運
転状態によっては酸素過剰状態になったり、酸素不足状
態になったりして一定しないという問題がある。つま
り、エンジンの燃焼室に供給される混合気は理論空燃比
の付近に制御されることから、燃焼室から排出される排
気ガス中の酸素濃度も理論空燃比を反映した値となる。
したがって、上流側の排気ガス中の酸素量が多いときに
は、触媒の酸素吸蔵能力をオーバーフローした酸素によ
って触媒コンバータ下流の酸素濃度が過剰状態となり、
また排気ガス中の酸素量が小さいときには、全ての酸素
が触媒に吸着されることから下流側の酸素濃度が不足状
態となるのである。このため、触媒コンバータの下流の
排気センサの検出値に基づいて触媒の劣化判定を行おう
としても良好な判定精度が得られないという問題が発生
する。
【０００６】このような問題に対しては、本願出願人が
先に平成３年特許願第９３５１８号として出願した先行
技術がある。この先行技術は、排気ガス浄化用触媒の劣
化判定時においては、触媒下流側の排気センサの付近の
酸素分圧が通常時に対して過剰側あるいは不足側のどち
らかに偏るような専用の空燃比フィードバック制御定数
を用いるようにしたもので、これにより触媒下流側の排
気ガスの組成が酸素過剰状態または酸素不足状態のどち
らかになるので、劣化判定の精度が向上すると共に、通
常時の空燃比制御精度も損なわれることがなくなって、
排気性能が総合的に向上することになる。
先に平成３年特許願第９３５１８号として出願した先行
技術がある。この先行技術は、排気ガス浄化用触媒の劣
化判定時においては、触媒下流側の排気センサの付近の
酸素分圧が通常時に対して過剰側あるいは不足側のどち
らかに偏るような専用の空燃比フィードバック制御定数
を用いるようにしたもので、これにより触媒下流側の排
気ガスの組成が酸素過剰状態または酸素不足状態のどち
らかになるので、劣化判定の精度が向上すると共に、通
常時の空燃比制御精度も損なわれることがなくなって、
排気性能が総合的に向上することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような触媒劣化検出専用のフィードバック制御定数を用
いたとしても、次のような場合には問題を生じることが
判明した。
ような触媒劣化検出専用のフィードバック制御定数を用
いたとしても、次のような場合には問題を生じることが
判明した。
【０００８】つまり、触媒劣化検出用に使用している排
気センサも長期間に渡って使用するうちには劣化し、初
期に設定した触媒劣化検出用フィードバック制御定数を
用いても、上記排気センサの酸素反応性の低下により、
例えば触媒が十分に活性が残っているにもかかわらず劣
化状態にあると誤って判定する可能性があるのである。
気センサも長期間に渡って使用するうちには劣化し、初
期に設定した触媒劣化検出用フィードバック制御定数を
用いても、上記排気センサの酸素反応性の低下により、
例えば触媒が十分に活性が残っているにもかかわらず劣
化状態にあると誤って判定する可能性があるのである。
【０００９】この発明は、エンジンの排気系に設置した
触媒コンバータの下流に酸素濃度によって出力値が反転
する排気センサを設置し、空燃比制御を行うと共に、下
流側の排気センサの出力値に基づいて触媒の劣化判定を
行うようにしたエンジンにおける上記の問題に対処する
もので、通常時における排気浄化性能を確保しつつ、触
媒の劣化判定精度をより一層向上させることを目的とす
る。
触媒コンバータの下流に酸素濃度によって出力値が反転
する排気センサを設置し、空燃比制御を行うと共に、下
流側の排気センサの出力値に基づいて触媒の劣化判定を
行うようにしたエンジンにおける上記の問題に対処する
もので、通常時における排気浄化性能を確保しつつ、触
媒の劣化判定精度をより一層向上させることを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち、本願の特許請
求の範囲における請求項１に記載の発明は、エンジンの
排気系に設けられた排気ガス浄化用触媒の下流側に設置
されて排気ガス中に含まれる残存酸素濃度を検出する下
流側排気センサと、エンジンの空燃比を目標空燃比に制
御する空燃比制御手段と、該空燃比制御手段による空燃
比制御中の所定期間に亘って下流側排気センサの出力値
の出力状態を検出し、その検出結果に基づいて上記触媒
の劣化判定を行う触媒劣化判定手段とが備えられたエン
ジンの排気浄化装置であって、上記所定期間が開始する
前に、上記空燃比制御手段の制御定数を変化させると共
に、その制御定数の変化により下流側排気センサの出力
値が所定値を挟んで変化する手前の制御定数を、上記所
定期間における空燃比制御定数として設定する触媒劣化
判定用制御定数設定手段が設けられていることを特徴と
する。
求の範囲における請求項１に記載の発明は、エンジンの
排気系に設けられた排気ガス浄化用触媒の下流側に設置
されて排気ガス中に含まれる残存酸素濃度を検出する下
流側排気センサと、エンジンの空燃比を目標空燃比に制
御する空燃比制御手段と、該空燃比制御手段による空燃
比制御中の所定期間に亘って下流側排気センサの出力値
の出力状態を検出し、その検出結果に基づいて上記触媒
の劣化判定を行う触媒劣化判定手段とが備えられたエン
ジンの排気浄化装置であって、上記所定期間が開始する
前に、上記空燃比制御手段の制御定数を変化させると共
に、その制御定数の変化により下流側排気センサの出力
値が所定値を挟んで変化する手前の制御定数を、上記所
定期間における空燃比制御定数として設定する触媒劣化
判定用制御定数設定手段が設けられていることを特徴と
する。
【００１１】次に、請求項２に記載の発明は、上記請求
項１に記載の発明において、触媒劣化判定用制御定数設
定手段は、触媒下流側の排気ガスがリッチ状態であるこ
とを下流側排気センサの出力値が示しているときは、触
媒下流側の排気ガスがリーン状態となるように、空燃比
制御手段の制御定数を変化させることを特徴とする。
項１に記載の発明において、触媒劣化判定用制御定数設
定手段は、触媒下流側の排気ガスがリッチ状態であるこ
とを下流側排気センサの出力値が示しているときは、触
媒下流側の排気ガスがリーン状態となるように、空燃比
制御手段の制御定数を変化させることを特徴とする。
【００１２】次に、請求項３に記載の発明は、上記請求
項１に記載の発明において、触媒劣化判定用制御定数設
定手段は、触媒下流側の排気ガスがリーン状態であるこ
とを下流側排気センサの出力値が示しているときは、触
媒下流側の排気ガスがリッチ状態となるように、空燃比
制御手段の制御定数を変化させることを特徴とする。
項１に記載の発明において、触媒劣化判定用制御定数設
定手段は、触媒下流側の排気ガスがリーン状態であるこ
とを下流側排気センサの出力値が示しているときは、触
媒下流側の排気ガスがリッチ状態となるように、空燃比
制御手段の制御定数を変化させることを特徴とする。
【００１３】次に、請求項４に記載の発明は、上記請求
項１に記載の発明において、排気ガス浄化用触媒の上流
側に設置されて排気ガス中に含まれる残存酸素濃度を検
出する上流側排気センサが備えられ、空燃比制御手段
は、該上流側排気センサの出力値に応じて、エンジンの
空燃比を目標空燃比にフィードバック制御することを特
徴とする。
項１に記載の発明において、排気ガス浄化用触媒の上流
側に設置されて排気ガス中に含まれる残存酸素濃度を検
出する上流側排気センサが備えられ、空燃比制御手段
は、該上流側排気センサの出力値に応じて、エンジンの
空燃比を目標空燃比にフィードバック制御することを特
徴とする。
【００１４】
【作用】請求項１に記載の発明によれば、触媒劣化判定
手段が下流側排気センサの出力値の出力状態を検出する
空燃比制御中の所定期間が開始する前に、空燃比制御定
数を変化させ、その制御定数の変化によって下流側排気
センサの出力値が所定値を挟んで変化する手前の制御定
数を、上記所定期間における空燃比制御定数として設定
するので、下流側排気センサの劣化にかかわらず上記劣
化判定用制御定数が適切に設定されることになって、触
媒の劣化判定精度が良好に保たれると共に、通常時の空
燃比制御精度も損なわれることがなくなって、排気浄化
性能が総合的に向上することになる。
手段が下流側排気センサの出力値の出力状態を検出する
空燃比制御中の所定期間が開始する前に、空燃比制御定
数を変化させ、その制御定数の変化によって下流側排気
センサの出力値が所定値を挟んで変化する手前の制御定
数を、上記所定期間における空燃比制御定数として設定
するので、下流側排気センサの劣化にかかわらず上記劣
化判定用制御定数が適切に設定されることになって、触
媒の劣化判定精度が良好に保たれると共に、通常時の空
燃比制御精度も損なわれることがなくなって、排気浄化
性能が総合的に向上することになる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、上記所定
期間が開始する前に、空燃比制御定数を、触媒下流側の
排気ガスがリッチ状態であるときは該排気ガスがリーン
状態となるように変化させるので、これにより、下流側
排気センサの出力値が所定値を挟んで変化することにな
る。
期間が開始する前に、空燃比制御定数を、触媒下流側の
排気ガスがリッチ状態であるときは該排気ガスがリーン
状態となるように変化させるので、これにより、下流側
排気センサの出力値が所定値を挟んで変化することにな
る。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、上記所定
期間が開始する前に、空燃比制御定数を、触媒下流側の
排気ガスがリーン状態であるときは該排気ガスがリッチ
状態となるように変化させるので、これにより、下流側
排気センサの出力値が所定値 を挟んで変化することにな
る。
期間が開始する前に、空燃比制御定数を、触媒下流側の
排気ガスがリーン状態であるときは該排気ガスがリッチ
状態となるように変化させるので、これにより、下流側
排気センサの出力値が所定値 を挟んで変化することにな
る。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、排気ガス
浄化用触媒の上流側に排気ガス中に含まれる残存酸素濃
度を検出する上流側排気センサが設置され、この上流側
排気センサの出力値に応じて空燃比フィードバック制御
を行う構成のものにおいて、請求項１に記載の発明と同
じ作用が得られることになる。
浄化用触媒の上流側に排気ガス中に含まれる残存酸素濃
度を検出する上流側排気センサが設置され、この上流側
排気センサの出力値に応じて空燃比フィードバック制御
を行う構成のものにおいて、請求項１に記載の発明と同
じ作用が得られることになる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００１９】 まず、図１によりエンジン１の制御システ
ムを説明すると、このエンジン１には吸、排気弁２，３
を介して燃焼室４に通じる吸気通路５及び排気通路６が
設けられている。吸気通路５には、その上流側からエア
クリーナ７、エアフローメータ８及びスロットルバルブ
９が設置されていると共に、このスロットルバルブ９の
下流に燃料噴射弁１０が設置されている。
ムを説明すると、このエンジン１には吸、排気弁２，３
を介して燃焼室４に通じる吸気通路５及び排気通路６が
設けられている。吸気通路５には、その上流側からエア
クリーナ７、エアフローメータ８及びスロットルバルブ
９が設置されていると共に、このスロットルバルブ９の
下流に燃料噴射弁１０が設置されている。
【００２０】 一方、排気通路６には燃焼後の排気ガスを
浄化する三元触媒式の触媒コンバータ１１が設置されて
おり、この触媒コンバータ１１の上流及び下流に排気ガ
ス中の残存酸素濃度を検出する第１、第２排気センサ１
２，１３がそれぞれ設置されている。
浄化する三元触媒式の触媒コンバータ１１が設置されて
おり、この触媒コンバータ１１の上流及び下流に排気ガ
ス中の残存酸素濃度を検出する第１、第２排気センサ１
２，１３がそれぞれ設置されている。
【００２１】 そして、この制御システムには上記燃料噴
射弁１０からの燃料噴射量の制御と、触媒コンバータ１
１の劣化判定とを行う電子制御式のコントロールユニッ
ト（以下、ＥＣＵという）１４が備えられている。この
ＥＣＵ１４は上記エアフローメータ８からの吸入空気量
信号と、スロットルバルブ９の開度を検出するスロット
ル開度センサ１５からのスロットル開度信号と、当該車
両の車速を検出する車速センサ１６からの車速信号と、
エンジン回転数を検出する回転センサ１７からのエンジ
ン回転数信号と、エンジン冷却水の温度を検出する水温
センサ１８からの水温信号と、上記第１、第２排気セン
サ１２，１３によってそれぞれ検出される酸素濃度信号
とを入力し、これらの信号に基づいて燃焼室４に供給さ
れる混合気の空燃比制御と触媒コンバータ１１の劣化判
定処理とを行う。なお、ＥＣＵ１４は触媒コンバータ１
１の劣化警告用の警告灯１９の点灯制御も行うようにな
っている。
射弁１０からの燃料噴射量の制御と、触媒コンバータ１
１の劣化判定とを行う電子制御式のコントロールユニッ
ト（以下、ＥＣＵという）１４が備えられている。この
ＥＣＵ１４は上記エアフローメータ８からの吸入空気量
信号と、スロットルバルブ９の開度を検出するスロット
ル開度センサ１５からのスロットル開度信号と、当該車
両の車速を検出する車速センサ１６からの車速信号と、
エンジン回転数を検出する回転センサ１７からのエンジ
ン回転数信号と、エンジン冷却水の温度を検出する水温
センサ１８からの水温信号と、上記第１、第２排気セン
サ１２，１３によってそれぞれ検出される酸素濃度信号
とを入力し、これらの信号に基づいて燃焼室４に供給さ
れる混合気の空燃比制御と触媒コンバータ１１の劣化判
定処理とを行う。なお、ＥＣＵ１４は触媒コンバータ１
１の劣化警告用の警告灯１９の点灯制御も行うようにな
っている。
【００２２】 ここで、ＥＣＵ１４が行う空燃比制御の概
略を説明すると、ＥＣＵ１４は各種信号を読み込んだ上
で、吸入空気量信号が示す吸入空気量とエンジン回転数
信号が示すエンジン回転数とに基づいて１サイクルあた
りに燃焼室４に吸入される空気量を演算して、それに対
応する基本燃料噴射量を設定する。次いで、ＥＣＵ１４
は空燃比のフィードバック条件が成立しているか否かを
判定する。すなわち、ＥＣＵ１４はエンジン負荷を代表
するスロットル開度とエンジン回転数とをパラメータと
するエンジン１の運転状態が所定のフィードバック領域
に属すると共に、水温信号が示すエンジン冷却水温が所
定値以上になったときなどにフィードバック条件が成立
したと判定して、空燃比フィードバック制御を実行す
る。
略を説明すると、ＥＣＵ１４は各種信号を読み込んだ上
で、吸入空気量信号が示す吸入空気量とエンジン回転数
信号が示すエンジン回転数とに基づいて１サイクルあた
りに燃焼室４に吸入される空気量を演算して、それに対
応する基本燃料噴射量を設定する。次いで、ＥＣＵ１４
は空燃比のフィードバック条件が成立しているか否かを
判定する。すなわち、ＥＣＵ１４はエンジン負荷を代表
するスロットル開度とエンジン回転数とをパラメータと
するエンジン１の運転状態が所定のフィードバック領域
に属すると共に、水温信号が示すエンジン冷却水温が所
定値以上になったときなどにフィードバック条件が成立
したと判定して、空燃比フィードバック制御を実行す
る。
【００２３】 この空燃比フィードバック制御は概略次の
ようにして行われる。すなわち、ＥＣＵ１４は上記第１
排気センサ１２からの酸素濃度信号が空燃比のリーン状
態を示すときには、燃料が増量するようにフィードバッ
ク補正量ＣFBを設定する一方、酸素濃度信号が空燃比の
リッチ状態を示すときには、燃料が減量するようにフィ
ードバック補正量ＣFBを設定する。さらに、このフィー
ドバック補正量ＣFBや水温補正量などによって上記基本
燃料噴射量を補正することにより最終噴射量を設定す
る。そして、この最終噴射量が得られるように燃料噴射
弁１０に対して燃料噴射信号を出力する。
ようにして行われる。すなわち、ＥＣＵ１４は上記第１
排気センサ１２からの酸素濃度信号が空燃比のリーン状
態を示すときには、燃料が増量するようにフィードバッ
ク補正量ＣFBを設定する一方、酸素濃度信号が空燃比の
リッチ状態を示すときには、燃料が減量するようにフィ
ードバック補正量ＣFBを設定する。さらに、このフィー
ドバック補正量ＣFBや水温補正量などによって上記基本
燃料噴射量を補正することにより最終噴射量を設定す
る。そして、この最終噴射量が得られるように燃料噴射
弁１０に対して燃料噴射信号を出力する。
【００２４】 なお、上記フィードバック補正量ＣFBは、
具体的には次のようにして求められる。すなわち、ＥＣ
Ｕ１４は、図２に示すように、上記第１排気センサ１２
の出力電圧Ｖ1が所定の基準電圧Ｖ10よりも大きくなっ
た時点で空燃比がリーン状態からリッチ状態に反転した
と判定して、その時点におけるフィードバック補正量Ｃ
FBの値を所定のリーン遅延定数ＤL1の間だけ所定のリッ
チ積分定数ＩR1を用いて更新し続け、上記遅延定数ＤL1
が経過した後に所定のリーンスキップ値ＰL1だけ一挙に
減少させ、その後所定のリーン積分定数ＩL1を用いて徐
々に減少させる。そして、上記第１排気センサ１２の出
力電圧Ｖ1が上記基準電圧Ｖ10よりも低下した時点で空
燃比が今度はリッチ状態からリーン状態に反転したと判
定して、その時点におけるフィードバック補正量ＣFBの
値を所定のリッチ遅延定数ＤR1の間だけ上記リーン積分
定数ＩL1を用いて更新し続け、上記遅延定数ＤR1が経過
した後に所定のリッチスキップ値ＰR1だけ一挙に増大さ
せ、その後上記リッチ積分定数ＩR1を用いて徐々に増大
させる。
具体的には次のようにして求められる。すなわち、ＥＣ
Ｕ１４は、図２に示すように、上記第１排気センサ１２
の出力電圧Ｖ1が所定の基準電圧Ｖ10よりも大きくなっ
た時点で空燃比がリーン状態からリッチ状態に反転した
と判定して、その時点におけるフィードバック補正量Ｃ
FBの値を所定のリーン遅延定数ＤL1の間だけ所定のリッ
チ積分定数ＩR1を用いて更新し続け、上記遅延定数ＤL1
が経過した後に所定のリーンスキップ値ＰL1だけ一挙に
減少させ、その後所定のリーン積分定数ＩL1を用いて徐
々に減少させる。そして、上記第１排気センサ１２の出
力電圧Ｖ1が上記基準電圧Ｖ10よりも低下した時点で空
燃比が今度はリッチ状態からリーン状態に反転したと判
定して、その時点におけるフィードバック補正量ＣFBの
値を所定のリッチ遅延定数ＤR1の間だけ上記リーン積分
定数ＩL1を用いて更新し続け、上記遅延定数ＤR1が経過
した後に所定のリッチスキップ値ＰR1だけ一挙に増大さ
せ、その後上記リッチ積分定数ＩR1を用いて徐々に増大
させる。
【００２５】 一方、ＥＣＵ１４は上記フィードバック条
件が成立していないと判定したときには、スロットル開
度、エンジン回転数、水温などをパラメータとして設定
された燃料噴射マップから読み出した燃料噴射量となる
ように、上記燃料噴射弁１０に対して燃料噴射信号を出
力するオープンループ制御を実行することになる。
件が成立していないと判定したときには、スロットル開
度、エンジン回転数、水温などをパラメータとして設定
された燃料噴射マップから読み出した燃料噴射量となる
ように、上記燃料噴射弁１０に対して燃料噴射信号を出
力するオープンループ制御を実行することになる。
【００２６】 次に、本発明の特徴部分である触媒劣化判
定処理について説明すると、この触媒劣化判定処理は図
３のフローチャートに従って次のように行われる。
定処理について説明すると、この触媒劣化判定処理は図
３のフローチャートに従って次のように行われる。
【００２７】 すなわち、ＥＣＵ１４はステップＳ１で所
定の触媒劣化検出条件が成立したかどうかを判定する。
すなわち、ＥＣＵ１４は空燃比フィードバック条件が成
立し、かつスロットル開度や車速などが所定の条件を満
たしているときに、触媒劣化検出条件が成立したと判定
する。
定の触媒劣化検出条件が成立したかどうかを判定する。
すなわち、ＥＣＵ１４は空燃比フィードバック条件が成
立し、かつスロットル開度や車速などが所定の条件を満
たしているときに、触媒劣化検出条件が成立したと判定
する。
【００２８】 ＥＣＵ１４は上記触媒劣化検出条件が成立
したと判定したときには、ステップＳ２に進んで第２排
気センサ１３の出力電圧Ｖ2と所定の基準電圧Ｖ20とを
比較する。そして、出力電圧Ｖ2が基準電圧Ｖ20よりも
高いリッチ状態を示すと判定したときには、ステップＳ
３に進んでリーンスキップ値の前回値Ｐ’Lに所定量δ
Ｐだけ加算した値を今回値ＰLにセットした上で、ステ
ップＳ４で上記第２排気センサ１３の出力電圧Ｖ2が反
転したか否かを判定し、また出力電圧Ｖ2が基準電圧Ｖ
20よりも低いリーン状態と判定したときには、ステップ
Ｓ５に進んでリーンスキップ値ＰLの前回値Ｐ’Lから所
定量δＰを減算した値を今回値ＰLにセットした上で、
同じくステップＳ４で上記第２排気センサ２の出力電圧
Ｖ2が反転したか否かを判定する。要するに第２排気セ
ンサ１３の出力電圧Ｖ2が反転するようにフィードバッ
ク制御定数を変化させるのである。
したと判定したときには、ステップＳ２に進んで第２排
気センサ１３の出力電圧Ｖ2と所定の基準電圧Ｖ20とを
比較する。そして、出力電圧Ｖ2が基準電圧Ｖ20よりも
高いリッチ状態を示すと判定したときには、ステップＳ
３に進んでリーンスキップ値の前回値Ｐ’Lに所定量δ
Ｐだけ加算した値を今回値ＰLにセットした上で、ステ
ップＳ４で上記第２排気センサ１３の出力電圧Ｖ2が反
転したか否かを判定し、また出力電圧Ｖ2が基準電圧Ｖ
20よりも低いリーン状態と判定したときには、ステップ
Ｓ５に進んでリーンスキップ値ＰLの前回値Ｐ’Lから所
定量δＰを減算した値を今回値ＰLにセットした上で、
同じくステップＳ４で上記第２排気センサ２の出力電圧
Ｖ2が反転したか否かを判定する。要するに第２排気セ
ンサ１３の出力電圧Ｖ2が反転するようにフィードバッ
ク制御定数を変化させるのである。
【００２９】 ＥＣＵ１４は上記ステップＳ４において第
２排気センサ１３の出力電圧Ｖ2が反転したと判定する
と、ステップＳ６に進んで反転した時点のフィードバッ
ク制御定数を用いて触媒劣化判定用リーンスキップ値Ｐ
L2を演算する。つまり、例えば図４（ｂ）に示すよう
に、第２排気センサ１３の出力電圧Ｖ2が基準電圧Ｖ20
よりも高いリッチ状態において、同図（ｃ）に示すよう
に、上記したようにリーンスキップ値の前回値Ｐ’Lが
加算されて今回値ＰL（ＰL−Ｐ’L＝δＰ）に変化する
ことになる。その場合に、時刻ｔ１において、同図
（ｂ）に示すように、第２排気センサ１３の出力電圧Ｖ
2が基準電圧Ｖ20よりも低い値を示して反転状態になっ
たとすると、その際のリーンスキップ値ＰLを用いて空
燃比のフィードバック制御を行わせれば、第２排気セン
サ１３の出力電圧Ｖ2は確実に基準電圧Ｖ20よりも低い
値を示すことになって、触媒コンバータ１１の劣化判定
を行えないことになる。そこで、上記出力電圧Ｖ2が反
転したときのリーンスキップ値ＰLから所定値ＰCを減算
した値を触媒劣化判定用リーンスキップ値ＰL2（ＰL2＝
ＰL−ＰC）として設定するようになっている。要するに
上記出力電圧Ｖ2が反転する直前のリーンスキップ値に
近い値を触媒劣化判定用リーンスキップ値ＰL2として設
定するのである。もちろん、上記ステップＳ５のステッ
プが実行されて、第２排気センサ１３の出力電圧Ｖ2が
上記基準電圧Ｖ20よりも低い状態から高い状態に移行し
たときには、その時点のリーンスキップ値ＰLに所定値
ＰCを加算した値が触媒劣化判定用リーンスキップ値Ｐ
L2として設定されることになる。
２排気センサ１３の出力電圧Ｖ2が反転したと判定する
と、ステップＳ６に進んで反転した時点のフィードバッ
ク制御定数を用いて触媒劣化判定用リーンスキップ値Ｐ
L2を演算する。つまり、例えば図４（ｂ）に示すよう
に、第２排気センサ１３の出力電圧Ｖ2が基準電圧Ｖ20
よりも高いリッチ状態において、同図（ｃ）に示すよう
に、上記したようにリーンスキップ値の前回値Ｐ’Lが
加算されて今回値ＰL（ＰL−Ｐ’L＝δＰ）に変化する
ことになる。その場合に、時刻ｔ１において、同図
（ｂ）に示すように、第２排気センサ１３の出力電圧Ｖ
2が基準電圧Ｖ20よりも低い値を示して反転状態になっ
たとすると、その際のリーンスキップ値ＰLを用いて空
燃比のフィードバック制御を行わせれば、第２排気セン
サ１３の出力電圧Ｖ2は確実に基準電圧Ｖ20よりも低い
値を示すことになって、触媒コンバータ１１の劣化判定
を行えないことになる。そこで、上記出力電圧Ｖ2が反
転したときのリーンスキップ値ＰLから所定値ＰCを減算
した値を触媒劣化判定用リーンスキップ値ＰL2（ＰL2＝
ＰL−ＰC）として設定するようになっている。要するに
上記出力電圧Ｖ2が反転する直前のリーンスキップ値に
近い値を触媒劣化判定用リーンスキップ値ＰL2として設
定するのである。もちろん、上記ステップＳ５のステッ
プが実行されて、第２排気センサ１３の出力電圧Ｖ2が
上記基準電圧Ｖ20よりも低い状態から高い状態に移行し
たときには、その時点のリーンスキップ値ＰLに所定値
ＰCを加算した値が触媒劣化判定用リーンスキップ値Ｐ
L2として設定されることになる。
【００３０】 ＥＣＵ１４は上記ステップＳ５において触
媒劣化判定用リーンスキップ値ＰL2を求めると、引き続
いてステップＳ７〜Ｓ１０の触媒劣化判定プロセスを実
行する。すなわち、ステップＳ７で第１排気センサ１２
から入力した出力電圧Ｖ1の基準電圧Ｖ10に対する第１
反転回数Ｎ1と、第２排気センサ１３から入力した出力
電圧Ｖ2の基準電圧Ｖ20に対する第２反転回数Ｎ2とをそ
れぞれカウントすると共に、ステップＳ８で第１反転回
数Ｎ1に対する第２反転回数Ｎ2の割合が所定の劣化判定
基準値Ｋよりも大きくなったか否かを判定して、ＹＥＳ
と判定したときにはステップＳ９で触媒劣化が確定した
か否かを判定し、ＹＥＳと判定したときにステップＳ１
０を実行して警告灯１９を点灯させる。なお、ＥＣＵ１
４は例えば第１反転回数Ｎ1に対する第２反転回数Ｎ2の
割合が上記劣化判定基準値Ｋよりも大きくなることが連
続して３回生じたときに触媒劣化を確定するようになっ
ている。
媒劣化判定用リーンスキップ値ＰL2を求めると、引き続
いてステップＳ７〜Ｓ１０の触媒劣化判定プロセスを実
行する。すなわち、ステップＳ７で第１排気センサ１２
から入力した出力電圧Ｖ1の基準電圧Ｖ10に対する第１
反転回数Ｎ1と、第２排気センサ１３から入力した出力
電圧Ｖ2の基準電圧Ｖ20に対する第２反転回数Ｎ2とをそ
れぞれカウントすると共に、ステップＳ８で第１反転回
数Ｎ1に対する第２反転回数Ｎ2の割合が所定の劣化判定
基準値Ｋよりも大きくなったか否かを判定して、ＹＥＳ
と判定したときにはステップＳ９で触媒劣化が確定した
か否かを判定し、ＹＥＳと判定したときにステップＳ１
０を実行して警告灯１９を点灯させる。なお、ＥＣＵ１
４は例えば第１反転回数Ｎ1に対する第２反転回数Ｎ2の
割合が上記劣化判定基準値Ｋよりも大きくなることが連
続して３回生じたときに触媒劣化を確定するようになっ
ている。
【００３１】 そして、ＥＣＵ１４は警告灯１９を点灯さ
せると、ステップＳ１１に進んでリーンスキップ値ＰL
の値に通常の空燃比制御用リーンスキップ値ＰL1をセッ
トして触媒劣化判定処理を終了する。
せると、ステップＳ１１に進んでリーンスキップ値ＰL
の値に通常の空燃比制御用リーンスキップ値ＰL1をセッ
トして触媒劣化判定処理を終了する。
【００３２】 また、ＥＣＵ１４は上記ステップＳ８、Ｓ
９においてＮＯと判定したときには、ステップＳ１０を
スキップしてステップＳ１１に移り、リーンスキップ値
ＰLの値に通常の空燃比制御用リーンスキップ値ＰL1を
セットして触媒劣化判定処理を終了する。
９においてＮＯと判定したときには、ステップＳ１０を
スキップしてステップＳ１１に移り、リーンスキップ値
ＰLの値に通常の空燃比制御用リーンスキップ値ＰL1を
セットして触媒劣化判定処理を終了する。
【００３３】 次に、実施例の作用を図５を参照して説明
する。
する。
【００３４】 すなわち、触媒劣化判定時においては、図
５（ｂ）に示すように、第２排気センサ１３の出力電圧
Ｖ2が反転する値に近い触媒劣化判定用リーンスキップ
値ＰL2で空燃比制御が行われる。その場合に、触媒コン
バータ１１の活性時には、第２排気センサ１３の出力電
圧Ｖ2がリッチ側に偏った状態で推移することになっ
て、第１反転回数Ｎ1に対する第２反転回数Ｎ2の割合が
上記劣化判定基準値Ｋよりも大きくなることがなく、劣
化状態と判定されることがない。
５（ｂ）に示すように、第２排気センサ１３の出力電圧
Ｖ2が反転する値に近い触媒劣化判定用リーンスキップ
値ＰL2で空燃比制御が行われる。その場合に、触媒コン
バータ１１の活性時には、第２排気センサ１３の出力電
圧Ｖ2がリッチ側に偏った状態で推移することになっ
て、第１反転回数Ｎ1に対する第２反転回数Ｎ2の割合が
上記劣化判定基準値Ｋよりも大きくなることがなく、劣
化状態と判定されることがない。
【００３５】 これに対して、第２排気センサ１３の出力
電圧Ｖ2が、同図（ｃ）の破線で示すように、基準電圧
Ｖ20を超えてリーン側へ反転する度合が多くなると、第
１反転回数Ｎ1に対する第２反転回数Ｎ2の割合が上記劣
化判定基準値Ｋよりも大きくなることが多くなり、触媒
劣化が確定的に判定されたときに警告灯１９が点灯状態
になって運転者に異常を知らせることになる。
電圧Ｖ2が、同図（ｃ）の破線で示すように、基準電圧
Ｖ20を超えてリーン側へ反転する度合が多くなると、第
１反転回数Ｎ1に対する第２反転回数Ｎ2の割合が上記劣
化判定基準値Ｋよりも大きくなることが多くなり、触媒
劣化が確定的に判定されたときに警告灯１９が点灯状態
になって運転者に異常を知らせることになる。
【００３６】 なお、この実施例においては触媒劣化検出
時にフィードバック補正用のリーンスキップ値を変化さ
せて触媒劣化判定用制御定数を求めるようになっている
が、リッチスキップ値を変化させても良く、また積分定
数や遅延定数を変化させるようにしても良い。
時にフィードバック補正用のリーンスキップ値を変化さ
せて触媒劣化判定用制御定数を求めるようになっている
が、リッチスキップ値を変化させても良く、また積分定
数や遅延定数を変化させるようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】以上のように本発明に係るエンジンの排
気浄化装置によれば、触媒劣化判定手段が下流側排気セ
ンサの出力値の出力状態を検出する空燃比制御中の所定
期間が開始する前に、空燃比制御定数を変化させ、その
制御定数の変化によって下流側排気センサの出力値が所
定値を挟んで変化する手前の制御定数を、上記所定期間
における空燃比制御定数として設定するので、下流側排
気センサの劣化にかかわらず上記劣化判定用制御定数が
適切に設定されることになって、触媒の劣化判定精度が
良好に保たれると共に、通常時の空燃比制御精度も損な
われることがなくなって、排気浄化性能が総合的に向上
することになる。
気浄化装置によれば、触媒劣化判定手段が下流側排気セ
ンサの出力値の出力状態を検出する空燃比制御中の所定
期間が開始する前に、空燃比制御定数を変化させ、その
制御定数の変化によって下流側排気センサの出力値が所
定値を挟んで変化する手前の制御定数を、上記所定期間
における空燃比制御定数として設定するので、下流側排
気センサの劣化にかかわらず上記劣化判定用制御定数が
適切に設定されることになって、触媒の劣化判定精度が
良好に保たれると共に、通常時の空燃比制御精度も損な
われることがなくなって、排気浄化性能が総合的に向上
することになる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、上記所定
期間が開始する前に、空燃比制御定数を、触媒下流側の
排気ガスがリッチ状態であるときは該排気ガスがリーン
状態となるように変化させるので、これにより、下流側
排気センサの出力値が所定値を挟んで変化することにな
る。
期間が開始する前に、空燃比制御定数を、触媒下流側の
排気ガスがリッチ状態であるときは該排気ガスがリーン
状態となるように変化させるので、これにより、下流側
排気センサの出力値が所定値を挟んで変化することにな
る。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、上記所定
期間が開始する前に、空燃比制御定数を、触媒下流側の
排気ガスがリーン状態であるときは該排気ガスがリッチ
状態となるように変化させるので、これにより、下流側
排気センサの出力値が所定値を挟んで変化することにな
る。
期間が開始する前に、空燃比制御定数を、触媒下流側の
排気ガスがリーン状態であるときは該排気ガスがリッチ
状態となるように変化させるので、これにより、下流側
排気センサの出力値が所定値を挟んで変化することにな
る。
【００４０】
請求項４に記載の発明によれば、排気ガス
浄化用触媒の上流側に排気ガス中に含まれる残存酸素濃
度を検出する上流側排気センサが設置され、この上流側
排気センサの出力値に応じて空燃比フィードバック制御
を行う構成のものにおいて、請求項１に記載の発明と同
じ作用が得られることになる。
浄化用触媒の上流側に排気ガス中に含まれる残存酸素濃
度を検出する上流側排気センサが設置され、この上流側
排気センサの出力値に応じて空燃比フィードバック制御
を行う構成のものにおいて、請求項１に記載の発明と同
じ作用が得られることになる。
【図１】 エンジンの制御システム図である。
【図２】 通常時のフィードバック補正量の変化を示す
タイムチャート図である。
タイムチャート図である。
【図３】 触媒劣化判定処理を示すフローチャート図で
ある。
ある。
【図４】 触媒劣化判定用フィードバック制御定数の算
出過程におけるフィードバック補正量の変化を示すタイ
ムチャート図である。
出過程におけるフィードバック補正量の変化を示すタイ
ムチャート図である。
【図５】 触媒劣化判定時のフィードバック補正量の変
化を示すタイムチャート図である。
化を示すタイムチャート図である。
１ エンジン ６ 排気通路 １０ 燃料噴射弁 １１ 触媒コンバータ １２ 上流側排気センサ １３ 下流側排気センサ １４ ＥＣＵ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/20 F02D 41/14 310 F02D 45/00
Claims (4)
- 【請求項１】 エンジンの排気系に設けられた排気ガス
浄化用触媒の下流側に設置されて排気ガス中に含まれる
残存酸素濃度を検出する下流側排気センサと、エンジン
の空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御手段と、該
空燃比制御手段による空燃比制御中の所定期間に亘って
下流側排気センサの出力値の出力状態を検出し、その検
出結果に基づいて上記触媒の劣化判定を行う触媒劣化判
定手段とが備えられたエンジンの排気浄化装置であっ
て、上記所定期間が開始する前に、上記空燃比制御手段
の制御定数を変化させると共に、その制御定数の変化に
より下流側排気センサの出力値が所定値を挟んで変化す
る手前の制御定数を、上記所定期間における空燃比制御
定数として設定する触媒劣化判定用制御定数設定手段が
設けられていることを特徴とするエンジンの排気浄化装
置。 - 【請求項２】 触媒劣化判定用制御定数設定手段は、触
媒下流側の排気ガスがリッチ状態であることを下流側排
気センサの出力値が示しているときは、触媒下流側の排
気ガスがリーン状態となるように、空燃比制御手段の制
御定数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の
エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項３】 触媒劣化判定用制御定数設定手段は、触
媒下流側の排気ガスがリーン状態であることを下流側排
気センサの出力値が示しているときは、触媒下流側の排
気ガスがリッチ状態となるように、空燃比制御手段の制
御定数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の
エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項４】 排気ガス浄化用触媒の上流側に設置され
て排気ガス中に含まれる残存酸素濃度を検出する上流側
排気センサが備えられ、空燃比制御手段は、該上流側排
気センサの出力値に応じて、エンジンの空燃比を目標空
燃比にフィードバック制御することを特徴とする請求項
１に記載のエンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03202597A JP3135948B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | エンジンの排気浄化装置 |
| US08/859,762 US5311737A (en) | 1991-03-29 | 1992-03-30 | Exhaust purification apparatus for an engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03202597A JP3135948B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | エンジンの排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526031A JPH0526031A (ja) | 1993-02-02 |
| JP3135948B2 true JP3135948B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=16460106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03202597A Expired - Fee Related JP3135948B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-07-16 | エンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3135948B2 (ja) |
-
1991
- 1991-07-16 JP JP03202597A patent/JP3135948B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0526031A (ja) | 1993-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |