JP3389835B2 - Catalyst deterioration determination device for internal combustion engine - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気ガス
浄化用触媒の劣化判定装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、自動車用内燃機関において
は、排気ガス浄化対策として、排気ガス中の未燃成分
（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯ_x ）の還元と
を同時に促進する三元触媒が利用されている。そのよう
な三元触媒による酸化・還元能力を高めるためには、内
燃機関の燃焼状態を示す空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
近傍（ウィンドウ）に制御する必要がある。そのため、
内燃機関における燃料噴射制御においては、排気ガス中
の残留酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッ
チかリーンかを感知するＯ₂ センサ（酸素濃度センサ）
を設け、そのセンサ出力に基づいて燃料量を補正する空
燃比フィードバック制御が行われている。 【０００３】かかる空燃比フィードバック制御では、酸
素濃度を検出するＯ₂ センサをできるだけ燃焼室に近い
場所、すなわち触媒コンバータより上流側に設けている
が、そのＯ₂ センサの出力特性のばらつきを補償するた
めに、触媒コンバータより下流側に第２のＯ₂ センサを
更に設けたダブルＯ₂ センサシステムも実現されてい
る。すなわち、触媒下流側では、排気ガスは十分に攪拌
されており、その酸素濃度も三元触媒の作用によりほぼ
平衡状態にあることにより、下流側Ｏ₂ センサの出力
は、上流側Ｏ₂ センサよりも緩やかに変化し、従って混
合気全体のリッチ／リーン傾向を示す。ダブルＯ₂ セン
サシステムは、触媒上流側Ｏ₂ センサによるメイン空燃
比フィードバック制御に加え、触媒下流側Ｏ₂ センサに
よるサブ空燃比フィードバック制御を実施するものであ
り、メイン空燃比フィードバック制御による空燃比補正
係数を、下流側Ｏ₂ センサの出力に基づいて修正するこ
とにより、上流側Ｏ₂ センサの出力特性のばらつきを吸
収し、空燃比制御精度の向上を図っている。 【０００４】以上のような精密な空燃比制御を実施して
も、排気ガスの熱や鉛等の被毒により触媒が劣化してく
ると、十分な排気ガス浄化性能を得ることはできない。
そこで、従来より、種々の触媒劣化判定装置が提案され
ている。その一つは、触媒下流側Ｏ₂ センサによって暖
機後のＯ₂ ストレージ効果（過剰の酸素を保持し未燃焼
排気物の浄化に利用する機能）の低下を検出することに
より、触媒の劣化を診断するものである。すなわち、触
媒の劣化は、結果として暖機後の浄化性能の低下を誘発
するが、この装置は、Ｏ₂ ストレージ効果の低下を浄化
性能の低下と推定し、下流側Ｏ₂センサの出力信号を使
用して、その軌跡長、フィードバック周波数等を求め、
Ｏ ₂ ストレージ効果の低下を検出し、触媒の劣化を判定
するものである。例えば、特開昭６３−９７８５２号公
報に開示された装置は、ダブルＯ₂ センサシステムにお
いて、空燃比フィードバック制御中の下流側Ｏ₂ センサ
の出力のリッチ／リーン反転周期が所定値よりも短くな
った場合に触媒が劣化したと判定する。 【０００５】一方、近年においては、三元触媒が常に一
定の安定した浄化性能を発揮しうるように空燃比を制御
する内燃機関も開発されている。すなわち、Ｏ₂ ストレ
ージ能力は、排気ガスがリーン状態にあるときに過剰分
の酸素を吸着し、排気ガスがリッチ状態にあるときに不
足分の酸素を放出することにより、排気ガスを浄化する
ものであるが、このような能力は有限なものである。従
って、Ｏ₂ ストレージ能力を効果的に利用するために
は、排気ガスの空燃比が次にリッチ状態又はリーン状態
のいずれとなってもよいように、触媒中に貯蔵されてい
る酸素の量を所定量（例えば、最大酸素貯蔵量の半分）
に維持することが肝要であり、そのように維持されてい
れば、常に一定のＯ₂ 吸着・放出作用が可能となり、結
果として触媒による一定の酸化・還元能力が常に得られ
る。 【０００６】このように触媒の浄化性能を維持すべくＯ
₂ ストレージ量を一定に制御する内燃機関においては、
上流側空燃比センサとして空燃比をリニアに検出可能な
Ａ／Ｆセンサが用いられ、比例及び積分動作（ＰＩ動
作）によるフィードバック制御が行われる。すなわち、 次回燃料補正量＝Ｋ_p ＊（今回の燃料差）＋Ｋ_s ＊Σ
（これまでの燃料差） 但し、燃料差＝（実際に筒内で燃焼せしめられた燃料
量）−（吸入空気をストイキとする目標筒内燃料量） 実際に筒内で燃焼せしめられた燃料量＝空気量検出値／
空燃比検出値 Ｋ_p ＝比例項ゲイン Ｋ_s ＝積分項ゲイン なる演算により、フィードバック燃料補正量が算出され
る。 【０００７】上記した燃料補正量の演算式からわかるよ
うに、その比例項は、Ｏ₂ センサによるフィードバック
制御と同様に、空燃比をストイキに維持すべく作用する
成分であり、積分項は、定常偏差（オフセット）を消去
するように作用する成分である。すなわち、この積分項
の作用により、触媒におけるＯ₂ ストレージ量が一定に
維持される結果となる。例えば、急加速等でリーンガス
が発生した場合には、かかる積分項の作用により、リッ
チガスが発生せしめられ、リーンガス発生の効果が相殺
される。かかるＯ₂ ストレージ量一定制御システムにお
いても、Ａ／Ｆセンサの出力特性のばらつきを補償する
ために、触媒下流側にも空燃比センサ（Ｏ₂ センサまた
はＡ／Ｆセンサ）が設けられることがある。従って、こ
の場合にも、ダブルＯ₂センサシステムと同様に、触媒
のＯ₂ ストレージ効果の低下を下流側空燃比センサで検
出することにより、触媒の劣化を検出することが考えら
れる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】ところで、触媒からの
酸素の吸着・放出量は、Ｏ₂ ストレージ作用のレベルが
同一であっても排気流量に応じて変化する。すなわち、
Ｏ₂ ストレージ作用のレベルが同一であっても排気流量
が大きければ単位時間当たりの触媒の酸素の吸着・放出
量は大きくなる。このため、排気流量が過大な状態では
Ｏ₂ ストレージ作用が低下していない正常な触媒であっ
ても、流入排気空燃比がリッチ空燃比側に振れている間
に短時間で酸素を放出し尽くしてしまい、その後は酸素
を放出できなくなる。また、同様に排気流量か過大な状
態では、Ｏ₂ ストレージ作用が低下していない正常な触
媒であっても、流入排気空燃比がリーン空燃比側に振れ
ている間に短時間に触媒が飽和してしまい、その後は排
気中の酸素を吸着できなくなる。このため、排気流量が
過大な場合には、触媒が正常であっても下流側空燃比セ
ンサ出力は上流側空燃比センサ出力と同様に変動するよ
うになってしまい、正常な触媒が劣化したと誤判定され
る場合が生じる。 【０００９】また、逆に排気流量が過少な状態では、単
位時間当たりの触媒からの酸素の吸放出量が低下するた
め、Ｏ₂ ストレージ作用の低下した劣化触媒であっても
流入排気空燃比がリッチ空燃比側に振れている間に吸着
した酸素の全量を放出できず、流入排気空燃比がリーン
空燃比側に振れている間には飽和量まで酸素を吸着でき
なくなる。このため、排気流量が過少な状態では劣化し
た触媒であっても下流側空燃比センサの出力変動は小さ
くなり、劣化した触媒が正常であると誤判定される場合
が生じる。 【００１０】したがって、例えば、上記特開昭６３−９
７８５２号公報の装置では、所定の運転状態（例えば、
回転数、負荷が所定範囲内にある状態が一定時間以上維
持された場合）のみ触媒の劣化の判定をおこなうことに
より、上述のような誤判定を防止している。ところが、
このようにすると触媒の劣化の判定をおこなう頻度が大
幅に減少し、触媒の劣化を早期に検出できなくなるとい
う問題がある。 【００１１】そこで、劣化の判定を、機関の回転数と負
荷が一定範囲内にある時間が所定時間以上続いた場合に
限定するのではなく、空燃比センサの出力が所定範囲内
にある場合に劣化の判定を実施するようにしたもの（特
開平９−１２５９３６号公報参照）が開示されている。
しかし、このような方法では、空燃比の変化が瞬間的な
場合にセンサが追随できず、本来劣化判定を禁止するべ
きときに禁止できないという誤判定が発生する可能性が
ある。 【００１２】本発明は上記問題に鑑み、触媒劣化判定の
実施頻度を高く維持しつつ、しかも誤判定を防止して正
確に触媒劣化有無の判定を行うことが可能な内燃機関の
触媒劣化判定装置を提供することを目的とする。 【００１３】 【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、内燃機関の排気通路に配置された、Ｏ₂ストレージ
作用を有する三元触媒と、三元触媒の上流側の排気通路
に配置され、三元触媒上流側の排気空燃比を検出する上
流側空燃比センサと、三元触媒の下流側の排気通路に配
置され、三元触媒下流側の排気空燃比を検出する下流側
空燃比センサと、少なくとも上流側空燃比センサの出力
に基づいて、機関空燃比を目標空燃比にフィードバック
制御する空燃比フィードバック制御手段と、空燃比フィ
ードバック制御実施中に少なくとも下流側空燃比センサ
出力に基づいて三元触媒の劣化の有無を判定する劣化判
定手段と、機関の加減速の開始を検出する加減速開始検
出手段と、機関の加減速の開始からの吸入空気量の変化
率を検出する加減速吸入空気量変化率検出手段と、加減
速吸入空気量変化率が機関の加減速の開始からの経過時
間に応じて予め定めた加速側の上限値または減速側の下
限値を超えている時に劣化判定の実行を禁止する劣化判
定中止手段とを具備し、劣化判定中止手段が加速側の上
限値または減速側の下限値を加減速開始時点からの経過
時間に応じて異なる特性に設定している触媒劣化判定装
置が提供される。 【００１４】この様に構成された触媒劣化判定装置では
機関の加減速の開始からの吸入空気量の変化率が検出さ
れ、吸入空気量変化率が機関の加減速の開始からの経過
時間に応じて異なる特性に設定されている予め定めた加
速側の上限値または減速側の下限値を超えている時には
触媒の劣化判定の実行が禁止される。 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る触媒劣化判定装置を備えた電子制御式内燃機
関の全体概要図である。エンジン２０の燃焼に必要な空
気は、エアクリーナ２で濾過され、スロットルボディ４
を通ってサージタンク（インテークマニホルド）６で各
気筒の吸気管７に分配される。なお、その吸入空気流量
は、スロットルボディ４に設けられたスロットル弁５に
より調節されるとともに、エアフローメータ４０により
計測される。また、吸入空気温度は、吸気温センサ４３
により検出される。 【００１８】スロットル弁５の開度は、スロットル開度
センサ４２により検出される。また、スロットル弁５が
全閉状態のときにはアイドルスイッチ５２がオンとな
り、その出力であるスロットル全閉信号がアクティブと
なる。また、スロットル弁５をバイパスするアイドルア
ジャスト通路８には、アイドル時の空気流量を調節する
ためのアイドル回転速度制御弁（ＩＳＣＶ）６６が設け
られている。 【００１９】一方、燃料タンク１０に貯蔵された燃料
は、燃料ポンプ１１によりくみ上げられ、燃料配管１２
を経て燃料噴射弁６０により吸気管７に噴射される。吸
気管７では、空気と燃料とが混合され、その混合気は、
吸気弁２４を介してエンジン２０の燃焼室２１に吸入さ
れる。燃焼室２１において、混合気は、ピストン２３に
より圧縮された後、点火されて爆発・燃焼し、動力を発
生する。そのような点火は、点火信号を受けたイグナイ
タ６２が、点火コイル６３の１次電流の通電及び遮断を
制御し、その２次電流が、点火ディストリビュータ６４
を介してスパークプラグ６５に供給されることによりな
される。 【００２０】なお、点火ディストリビュータ６４には、
その軸が例えばクランク角（ＣＡ）に換算して７２０°
ＣＡごとに基準位置検出用パルスを発生させる基準位置
検出センサ５０、及び３０°ＣＡごとに位置検出用パル
スを発生させるクランク角センサ５１が設けられてい
る。なお、実際の車速は、車速を表す出力パルスを発生
させる車速センサ５３によって検出される。また、エン
ジン２０は、冷却水通路２２に導かれた冷却水により冷
却され、その冷却水温度は水温センサ４４によって検出
される。 【００２１】燃焼した混合気は、排気ガスとして排気弁
２６を介して排気マニホルド３０に放出され、次いで排
気管３４に導かれる。なお、排気管３４には、排気ガス
中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出するＡ／Ｆ
センサ４５が設けられている。さらにそれより下流の排
気系には、触媒コンバータ３８が設けられており、その
触媒コンバータ３８には、排気ガス中の未燃成分（Ｈ
Ｃ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯ_x ）の還元とを同
時に促進する三元触媒が収容されている。こうして触媒
コンバータ３８において浄化された排気ガスが大気中に
排出される。また、このエンジン２０は、Ａ／Ｆセンサ
４５による空燃比フィードバック制御の制御中心を変動
させることによりＡ／Ｆセンサ４５の出力特性のばらつ
きを補償するサブ空燃比フィードバック制御を実施する
内燃機関であり、触媒コンバータ３８より下流の排気系
には、Ｏ₂ センサ４６が設けられている。 【００２２】電子制御ユニット（ＥＣＵ）７０は、燃料
噴射制御（空燃比制御）、点火時期制御、アイドル回転
速度制御などに加え、触媒劣化判定処理を実行するマイ
クロコンピュータシステムであり、そのハードウェア構
成は、図５のブロック図に示される。リードオンリメモ
リ（ＲＯＭ）７３に格納されたプログラム及び各種のマ
ップに従って、中央処理装置（ＣＰＵ）７１は、各種セ
ンサ及びスイッチからの信号をＡ／Ｄ変換回路７５又は
入力インタフェース回路７６を介して入力し、その入力
信号に基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づ
き駆動制御回路７７ａ〜７７ｄを介して各種アクチュエ
ータ用制御信号を出力する。 【００２３】ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７４
は、その演算・制御処理過程における一時的なデータ記
憶場所として使用される。また、バックアップＲＡＭ
（Ｂ−ＲＡＭ）７９は、バッテリ（図示せず）に直接接
続されることにより電力の供給を受け、イグニションス
イッチがオフの状態においても保持されるべきデータ
（例えば、各種の学習値）を格納するために使用され
る。また、これらのＥＣＵ内の各構成要素は、アドレス
バス、データバス、及びコントロールバスからなるシス
テムバス７２によって接続されている。 【００２４】ＥＣＵ７０は、点火時期制御、アイドル回
転速度制御など色々の制御をおこなうが、以下では、空
燃比制御（燃料噴射制御）及び本発明に係る触媒劣化判
定処理について詳細に説明する。図３は、筒内空気量推
定及び目標筒内燃料量算出ルーチンの処理手順を示すフ
ローチャートである。本ルーチンは、所定のクランク角
ごとに実行される。まず、本ルーチンの前回までの走行
により得られている筒内空気量ＭＣ_i 及び目標筒内燃料
量ＦＣＲ_i を更新する。すなわち、第ｉ（ｉ＝０，１，
…，ｎ−１）回前のＭＣ_i 及びＦＣＲ _i を、第“ｉ＋
１”回前のＭＣ_i+1 及びＦＣＲ_i+1 とする（ステップ３
０２）。これは、図４に示されるように、過去ｎ回分の
筒内空気量ＭＣ_i および目標筒内燃料量ＦＣＲ_i のデー
タをＲＡＭ７４内に記憶し、今回新たにＭＣ₀ 及びＦＣ
Ｒ₀ を算出するためである。 【００２５】次いで、エアフローメータ４０、クランク
角センサ５１、及びスロットル開度センサ４２からの出
力に基づいて、現在の吸気流量ＱＡ、内燃機関回転速度
ＮＥ、及びスロットル開度ＴＡを求める（ステップ３０
４）。次いで、これらのＱＡ、ＮＥ、及びＴＡのデータ
より、筒内に供給される空気量ＭＣ₀ を推定する（ステ
ップ３０６）。なお、一般に、筒内空気量は、吸気流量
ＱＡ及び内燃機関回転速度ＮＥから推定可能であるが、
本実施例では、スロットル開度ＴＡの値の変化より過渡
状態を検出し、過渡状態においても精密な空気量が算出
されるようにしている。 【００２６】次いで、筒内空気量ＭＣ₀ 及び理論空燃比
ＡＦＴに基づき、 ＦＣＲ₀ ←ＭＣ₀ ／ＡＦＴ なる演算を実行して、混合気を理論空燃比とするために
筒内に供給されるべき目標燃料量ＦＣＲ₀ を算出する
（ステップ３０８）。このようにして算出された筒内空
気量ＭＣ₀ 及び目標筒内燃料量ＦＣＲ₀ は、今回得られ
た最新のデータとして、図４に示されるような形式でＲ
ＡＭ７４内に記憶される。 【００２７】図５は、メイン空燃比フィードバック制御
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。この
ルーチンは、所定のクランク角ごとに実行される。ま
ず、フィードバックを実行すべき条件が成立するか否か
を判定する（ステップ５０２）。例えば、冷却水温が所
定値以下の時、機関始動中、始動後増量中、暖機増量
中、Ａ／Ｆセンサ４５の出力信号変化がない時、燃料カ
ット中、等はフィードバック条件不成立となり、その他
の場合は条件成立となる。条件不成立のときには、フィ
ードバック制御による燃料補正量ＤＦを０とし（ステッ
プ５１６）、本ルーチンを終了する。 【００２８】フィードバック条件成立時には、本ルーチ
ンの前回までの走行により得られている燃料量差（実際
に筒内で燃焼せしめられた燃料量と目標筒内燃料量との
差）ＦＤ_i を更新する。すなわち、第ｉ（ｉ＝０，１，
…，ｍ−１）回前のＦＤ_i を第“ｉ＋１”回前のＦＤ
_i+1 とする（ステップ５０４）。これは、過去ｍ回分の
燃料量差ＦＤ_i のデータをＲＡＭ７４内に記憶し、今回
新たに燃料量差ＦＤ₀ を算出するためである。 【００２９】次いで、Ａ／Ｆセンサ４５の出力電圧値Ｖ
ＡＦを検出する（ステップ５０６）。そして、後述する
サブ空燃比フィードバック制御により算出されているＡ
／Ｆセンサ出力電圧補正量ＤＶにより、 ＶＡＦ←ＶＡＦ＋ＤＶ なる演算を実行して、Ａ／Ｆセンサ出力電圧ＶＡＦを補
正する（ステップ５０８）。このような補正により、サ
ブ空燃比フィードバック制御において目標電圧に達する
まで、空燃比変動の中心が徐々にシフトしていくことと
なる。そして、このような補正後のＶＡＦに基づき図６
の特性図を参照することにより、現在の空燃比ＡＢＦを
決定する（ステップ５１０）。なお、図６の特性図は、
マップ化されてＲＯＭ７３にあらかじめ格納されてい
る。 【００３０】次に、筒内空気量推定及び目標筒内燃料量
算出ルーチンにより既に算出されている筒内空気量ＭＣ
_n 及び目標筒内燃料量ＦＣＲ_n （図４参照）に基づき、 ＦＤ₀ ←ＭＣ_n ／ＡＢＦ−ＦＣＲ_n なる演算により、実際に筒内で燃焼せしめられた燃料量
と目標筒内燃料量との差を求める（ステップ５１２）。
なお、このようにｎ回前の筒内空気量ＭＣ_n 及び目標筒
内燃料量ＦＣＲ_n を採用する理由は、現在Ａ／Ｆセンサ
により検出されている空燃比と実際の燃焼との時間差を
考慮したためである。換言すれば、過去ｎ回分の筒内空
気量ＭＣ_i 及び目標筒内燃料量ＦＣＲ_i を記憶しておく
必要があるのは、そのような時間差のためである。 【００３１】次いで、 ＤＦ←Ｋ_fp＊ＦＤ₀ ＋Ｋ_fs＊ΣＦＤ_i なる演算により、比例・積分制御（ＰＩ制御）による燃
料補正量ＤＦが決定される（ステップ５１４）。なお、
右辺第１項はＰＩ制御の比例項であり、Ｋ_fpは比例項ゲ
インである。また、右辺第２項はＰＩ制御の積分項であ
り、Ｋ_fsは積分項ゲインである。 【００３２】図７はサブ空燃比フィードバック制御ルー
チンの処理手順を示すフローチャートである。このルー
チンは、メイン空燃比フィードバック制御ルーチンの場
合よりも長い所定の時間周期で実行される。まず、メイ
ン空燃比フィードバックの場合と同様に、サブ空燃比フ
ィードバック制御を実行すべき条件が成立するか否かを
判定する（ステップ７０２）。条件不成立の場合には、
Ａ／Ｆセンサ出力電圧補正量ＤＶを０に設定し（ステッ
プ７１２）、本ルーチンを終了する。 【００３３】フィードバック条件成立時には、本ルーチ
ンの前回までの走行により得られている電圧差（実際に
検出されたＯ₂ センサ出力電圧と目標Ｏ₂ センサ出力電
圧との差）ＶＤ_i を更新する。すなわち、第ｉ（ｉ＝
０，１，…，ｐ−１）回前のＶＤ_i を第“ｉ＋１”回前
のＶＤ_i+1 とする（ステップ７０４）。これは、過去ｐ
回分の電圧差ＶＤ_i のデータをＲＡＭ７４内に記憶し、
今回新たに電圧差ＶＤ₀を算出するためである。 【００３４】次いで、Ｏ₂ センサ４６の出力電圧ＶＯＳ
を検出する（ステップ７０６）。次いで、そのＶＯＳ及
び目標Ｏ₂ センサ出力電圧ＶＯＳＴ（例えば０．５Ｖ）
に基づいて、 ＶＤ₀ ←ＶＯＳ−ＶＯＳＴ なる演算を実行することにより、最新の電圧差ＶＤ₀ を
求める（ステップ７０８）。 【００３５】最後に、 ＤＶ←Ｋ_vp＊ＶＤ₀ ＋Ｋ_vs＊ΣＶＤ_i なる演算により、ＰＩ制御によるＡ／Ｆセンサ出力電圧
補正量ＤＶを決定する（ステップ７１０）。なお、Ｋ_vp
及びＫ_vsは、それぞれ比例項及び積分項のゲインであ
る。こうして求められた補正量ＤＶは、前述したよう
に、メイン空燃比フィードバック制御ルーチンにおい
て、Ａ／Ｆセンサによるフィードバック制御の制御中心
電圧を変化させるために使用される。 【００３６】図８は燃料噴射制御ルーチンの処理手順を
示すフローチャートである。このルーチンは、所定のク
ランク角ごとに実行される。最初に、前述した筒内空気
量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチンにおいて算出さ
れた目標筒内燃料量ＦＣＲ₀、及びメイン空燃比フィー
ドバック制御ルーチンにおいて算出されたフィードバッ
ク補正量ＤＦに基づき、 ＦＩ←ＦＣＲ₀ ＊α＋ＤＦ＋β なる演算を実行して、燃料噴射量ＦＩを決定する（ステ
ップ８０２）。なお、α及びβは、他の運転状態パラメ
ータによって定まる乗算補正係数及び加算補正量であ
る。例えば、αには、吸気温センサ４３、水温センサ４
４等の各センサからの信号に基づく基本的な補正が含ま
れ、また、βには、燃料の壁面付着量（過渡運転状態に
おいて吸気管圧力の変化に伴い変化する）の変化に基づ
く補正が含まれている。最後に、求められた燃料噴射量
ＦＩを燃料噴射弁６０の駆動制御回路７７ａにセットす
る（ステップ８０４）。 【００３７】次に本発明に係わる触媒の劣化判定につい
て説明するが初めにその考え方を説明する。先に述べた
様に、本発明の目的は、触媒劣化判定の実施頻度を高く
維持しつつ、しかも誤判定を防止して正確に触媒劣化有
無の判定を行うことが可能な内燃機関の触媒劣化判定装
置を提供することである。 【００３８】ここで、加減速時に、加減速の開始からの
空気量の変化率が大きい程、さらには、加減速の開始か
らの時間が短い程、空燃比の荒れが大きい。すなわち、
加減速の開始からの経過時間が短ければ比較的空気量の
変化率が小さくても空燃比の荒れが大きいので、加減速
の開始からの経過時間が短ければ比較的空気量の変化率
が小さくても触媒の劣化判定には適さない。一方、加減
速の開始からの経過時間が長ければ比較的空気量の変化
率が大きくても空燃比の荒れは小さいので、加減速の開
始からの経過時間が長ければ比較的空気量の変化率が大
きくても触媒の劣化判定をしてもよい。 【００３９】そこで、本実施の形態では、加減速の開始
からの時間経過と、加減速の開始からの空気量の変化率
に応じて触媒の劣化判定の可否を示す図９に示すような
マップを実験によりもとめてＲ０Ｍ７３に記憶してお
く。そして、劣化判定をおこなうときに加減速の開始か
らの時間と、空気量の変化率を求め、上記マップと照ら
し合わせ触媒の劣化判定の可否を決定するのである。 【００４０】図１０〜１１に示すのが、上記の考え方に
基づく触媒の劣化判定の可否を決定するルーチンのフロ
ーチャートである。まず、最初にｔＸＪＫＧＳに前回の
加減速フラグＸＪＫＧＳを読み込み（ステップ１００
２）前回が加速中であったか、減速中であったかを一旦
記憶する。次いで前回の空気量ＱＡＯと今回の空気量Ｑ
Ａの大小を比較して現在加速中か、減速中かを判定し
（ステップ１００４）、加速中であればフラグＸＪＫＧ
Ｓの値を１にし（ステップ１００６）、減速中であれば
フラグＸＪＫＧＳの値を０にする（ステップ１００
８）。 【００４１】次に、加減速状態が切り替わったかどうか
を判定し（ステップ１０１０）、切り替わっていれば、
加減速開始からの時間を計測するタイマーＣＪＴＫＧＳ
をリセットして新規にカウントを開始するとともに加減
速開始時点の空気量ＱＡＳＴとして前回の空気量ＱＡＯ
を記憶して（ステップ１０１２）から、空気量変化率Ｄ
ＱＡＲを以下の式で計算する（ステップ１０１４）。 ＤＱＡＲ←（ＱＡ−ＱＡＳＴ）／ＱＡＳＴ なお、ステップ１０１０で加減速状態が切り替わってい
ないと判定された場合はステップ１０１２を実行せずス
テップ１０１４を実行する。 【００４２】次に加減速開始からの時間ＣＪＴＫＧＳに
対応した劣化判定が可能な上限の空気量変動値ＴＤＱＡ
ＲＨ（加速時に対応）と下限の空気量変動値ＴＤＱＡＲ
Ｈ（減速時に対応）を図９のマップから読み込み（ステ
ップ１０１６）、ステップ１０１４でもとめた現在の加
減速開始からの空気量変化率ＤＱＡＲが劣化判定が可能
な範囲にあるかどうかを判定する（ステップ１０１
８）。その結果、劣化判定が可能な範囲になければモニ
ター許可フラグＸＭＣＡＴＤを０にし（ステップ１０２
０）、劣化判定が可能な範囲にあればモニター許可フラ
グＸＭＣＡＴＤを１にし（ステップ１０２２）する。そ
して、次回の演算に備えて、ＱＡをＱＡＯにし、ＣＪＴ
ＫＧＳを１つインクリメントして終了する。 【００４３】最後に、触媒劣化判定ルーチンについて図
１２〜１３を参照しながら説明する。図１２〜１３に示
すのはＡ／Ｆセンサ４５の出力の軌跡長ＬＶＡＦとＯ₂
センサ４６の出力の軌跡長ＬＶＯＳの比ＬＶＯＳ／ＬＶ
ＡＦに基づいて触媒劣化判定をするものであるが、その
他の判定方法を用いることも可能である。 【００４４】図１２〜１３に示すフローチャートにおい
て、まず、ステップ１２０２では、劣化判定のためのモ
ニタ条件が成立するか否かを判定し、モニタ条件不成立
の場合には本ルーチンを終了し、モニタ条件成立の場合
にはステップ１２０４以降に進む。このモニタ条件は、
Ａ／Ｆセンサ４５の出力に基づくメイン空燃比フィード
バック制御中であること、Ｏ₂ センサ４６の出力に基づ
くサブ空燃比フィードバック制御中であること、及び機
関負荷が所定値以上であることである。そして、ステッ
プ１２０４では、図１０〜１１のフローチャートで演算
したＸＭＣＡＴＤ＝１であることであるか否かによっ
て、空気量の変化率からみて、触媒の劣化の判定をおこ
なってよいかどうかを判定する。ＸＭＣＡＴＤ＝１でな
ければ今回の触媒劣化判定を断念してステップ１２１６
に進み、ＸＭＣＡＴＤ＝１であればステップ１２０６に
進む。 【００４５】ステップ１２０６では、Ａ／Ｆセンサ４５
の出力電圧ＶＡＦ及びＯ₂ センサ４６の出力電圧ＶＯＳ
を検出する。次いで、ステップ１２０８では、ＶＡＦの
軌跡長ＬＶＡＦを、 ＬＶＡＦ←ＬＶＡＦ＋｜ＶＡＦ−ＶＡＦＯ｜ なる演算により更新する。次いで、ステップ１２１０で
は、ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳを、 ＬＶＯＳ←ＬＶＯＳ＋｜ＶＯＳ−ＶＯＳＯ｜ なる演算により更新する。次いで、ステップ１２１２で
は、次回の実行に備え、 ＶＡＦＯ←ＶＡＦ ＶＯＳＯ←ＶＯＳ とする。なお、Ａ／Ｆセンサの軌跡長ＬＶＡＦの算出に
おいて、Ａ／Ｆセンサ出力の最大値と最小値との差（振
幅）が瞬間的に閾値を超えた場合、軌跡長ＬＶＡＦ及び
ＬＶＯＳの積算をストップ（積算値はホールド）し、閾
値以下となった時点で積算を再開するようにしてもよ
い。 【００４６】次いで、ステップ１２１４では、モニタ時
間を計測するためのカウンタＣＴＩＭＥをインクリメン
トし、ステップ１２１６では、そのカウンタの値が所定
値Ｃ ₀ を超えたか否かを判定する。ＣＴＩＭＥ＞Ｃ₀ の
ときにはステップ１２１８に進み、ＣＴＩＭＥ≦Ｃ₀ の
ときには本ルーチンを終了する。 【００４７】ステップ１２１８では、Ｏ₂ センサ４６の
出力ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳとＡ／Ｆセンサ４５の出力
ＶＡＦの軌跡長ＬＶＡＦとの比、すなわち軌跡長比ＬＶ
ＯＳ／ＬＶＡＦに基づいて触媒劣化判定をする。そのた
めの触媒劣化判定基準値Ｒ_{re f} は予めＲＯＭ７３に格納
されている。ステップ１２１８で肯定判定された時は触
媒劣化ありとみなし、所定のアラームフラグＡＬＭを１
にするとともに（ステップ１２２０）、アラームランプ
６８を点灯する（ステップ１２２２）。肯定判定された
時は触媒劣化なしとみなし、アラームフラグＡＬＭを０
とする（ステップ１２２４）。アラームフラグＡＬＭ
は、修理点検時に収集されうるように、バックアップＲ
ＡＭ７９に格納される（ステップ１２２６）。最後のス
テップ１２２８では、次回の触媒劣化判定に備え、ＣＴ
ＩＭＥ，ＬＶＡＦ，ＬＶＯＳがクリアされる。 【００４８】 【発明の効果】請求項１に記載の発明は、触媒劣化判定
装置であるが、内燃機関の排気通路に配置された、Ｏ₂
ストレージ作用を有する三元触媒と、三元触媒の上流側
の排気通路に配置され、三元触媒上流側の排気空燃比を
検出する上流側空燃比センサと、三元触媒の下流側の排
気通路に配置され、三元触媒下流側の排気空燃比を検出
する下流側空燃比センサと、少なくとも上流側空燃比セ
ンサの出力に基づいて、機関空燃比を目標空燃比にフィ
ードバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、
空燃比フィードバック制御実施中に少なくとも下流側空
燃比センサ出力に基づいて三元触媒の劣化の有無を判定
する劣化判定手段と、機関の加減速の開始を検出する加
減速開始検出手段と、機関の加減速の開始からの吸入空
気量の変化率を検出する加減速吸入空気量変化率検出手
段と、加減速吸入空気量変化率が機関の加減速の開始か
らの経過時間に応じて予め定めた加速側の上限値または
減速側の下限値を超えている時に劣化判定の実行を禁止
する劣化判定禁止手段と、を具備しており、劣化判定禁
止手段が加速側の上限値または減速側の下限値を加減速
開始時点からの経過時間に応じて異なる特性に設定され
ている。したがって、加減速した時、加減速の開始から
の空気量の変化率が機関の加減速の開始からの経過時間
に応じて異なる特性に設定されている予め定めた加速側
の上限値または減速側の下限値を超え、空燃比が荒れる
場合には触媒の劣化の判定が中止されるが、その他の場
合には触媒の劣化の判定を実行することができ、誤判定
を防止しながら、触媒の劣化の判定の機会を確保するこ
とができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas of an internal combustion engine.
The present invention relates to a device for determining deterioration of a purification catalyst. [0002] 2. Description of the Related Art Conventionally, in automobile internal combustion engines,
Represents unburned components in exhaust gas as an exhaust gas purification measure.
(HC, CO) oxidation and nitrogen oxides (NO_x) Reduction
Are promoted at the same time. Like that
In order to increase the oxidation / reduction capacity of a simple three-way catalyst,
The air-fuel ratio (A / F) indicating the combustion state of the fuel engine is calculated as the stoichiometric air-fuel ratio.
It is necessary to control near (window). for that reason,
In fuel injection control in an internal combustion engine,
The air-fuel ratio is higher than the stoichiometric air-fuel ratio
O to detect whether it is lean or lean_TwoSensor (oxygen concentration sensor)
To correct the fuel amount based on the sensor output.
Fuel ratio feedback control is being performed. In such air-fuel ratio feedback control, an acid
O to detect elemental concentration_TwoSensor as close as possible to combustion chamber
Location, that is, upstream from the catalytic converter
But that O_TwoTo compensate for variations in sensor output characteristics.
For this reason, the second O_TwoSensor
Double O provided_TwoSensor system is also realized
You. In other words, exhaust gas is sufficiently stirred downstream of the catalyst.
The oxygen concentration is also almost
Due to the equilibrium state, the downstream O_TwoSensor output
Is the upstream O_TwoIt changes more slowly than a sensor and therefore
Shows the overall rich / lean tendency of Aiki. Double O_TwoSen
The system is located upstream of the catalyst._TwoMain air-fuel by sensor
In addition to the ratio feedback control, the catalyst downstream O_TwoFor sensors
Sub air-fuel ratio feedback control
Air-fuel ratio correction by main air-fuel ratio feedback control
The coefficient is_TwoCorrection based on sensor output
And the upstream O_TwoAbsorbs variations in sensor output characteristics
To improve the air-fuel ratio control accuracy. [0004] By performing the precise air-fuel ratio control as described above,
Catalyst deteriorates due to heat of exhaust gas and poisoning of lead etc.
Then, sufficient exhaust gas purification performance cannot be obtained.
Therefore, various catalyst deterioration determination devices have been conventionally proposed.
ing. One is O downstream of the catalyst._TwoWarm by sensor
O after the machine_TwoStorage effect (unburned, retaining excess oxygen
To detect a decrease in the function used for exhaust gas purification)
This is to diagnose the deterioration of the catalyst. That is,
Deterioration of the medium results in reduced purification performance after warm-up
However, this device is_TwoPurifies the deterioration of storage effect
It is presumed that the performance has deteriorated, and the downstream O_TwoUses the output signal of the sensor
To determine its trajectory length, feedback frequency, etc.
O _TwoDetects deterioration of storage effect and judges catalyst deterioration
To do. For example, JP-A-63-97852
The device disclosed in the report is a double O_TwoSensor system
And the downstream O during the air-fuel ratio feedback control._TwoSensor
Output rich / lean inversion cycle is shorter than the specified value.
It is determined that the catalyst has degraded if it has. On the other hand, in recent years, three-way catalysts have
Controls air-fuel ratio so that constant and stable purification performance can be demonstrated
Internal combustion engines have been developed. That is, O_TwoStre
Storage capacity is excessive when the exhaust gas is lean.
Adsorbs oxygen and becomes exhausted when exhaust gas is rich.
Purifies exhaust gas by releasing foot oxygen
However, such capabilities are finite. Obedience
What, O_TwoTo use storage capacity effectively
Indicates that the air-fuel ratio of exhaust gas is next rich or lean
Stored in the catalyst so that
The amount of oxygen to be stored (for example, half of the maximum oxygen storage amount)
It is essential to maintain
If it is, constant O_TwoAdsorption and release actions become possible,
As a result, a certain level of oxidation / reduction capacity by the catalyst is always obtained.
You. In order to maintain the purification performance of the catalyst as described above, O
_TwoIn an internal combustion engine that controls the amount of storage to be constant,
Air-fuel ratio can be detected linearly as upstream air-fuel ratio sensor
An A / F sensor is used, and proportional and integral operations (PI operation)
Feedback control is performed. That is, Next time fuel correction amount = K_p* (This time fuel difference) + K_s* Σ
(Fuel difference so far) However, fuel difference = (fuel actually burned in the cylinder
Amount)-(Target in-cylinder fuel amount with stoichiometric intake air) Fuel amount actually burned in the cylinder = detected air amount /
Air-fuel ratio detection value K_p= Proportional term gain K_s= Integral term gain Is calculated, the feedback fuel correction amount is calculated.
You. As can be seen from the above-described equation for calculating the fuel correction amount.
Thus, the proportional term is O_TwoSensor feedback
Acts to maintain the stoichiometric air-fuel ratio as well as control
Component, integral term eliminates steady-state deviation (offset)
It is a component that acts to That is, this integral term
Of O 2 in the catalyst_TwoConstant storage
The result is maintained. For example, lean gas
When an error occurs, the action of the integral term causes
Gas is generated, offsetting the effect of lean gas generation
Is done. Such O_TwoIn the fixed storage amount control system
Compensates for variations in the output characteristics of the A / F sensor
Therefore, the air-fuel ratio sensor (O_TwoSensor or
Is an A / F sensor). Therefore,
In case of double O_TwoLike the sensor system, the catalyst
O_TwoA decrease in storage effect is detected by the downstream air-fuel ratio sensor.
To detect the deterioration of the catalyst.
It is. [0008] [0007] By the way, from the catalyst
The amount of oxygen adsorbed and released is O_Two The level of storage action
Even if they are the same, they change according to the exhaust flow rate. That is,
O_Two Exhaust flow even at the same level of storage action
Is large, the adsorption and release of oxygen from the catalyst per unit time
The amount will be larger. Therefore, when the exhaust flow rate is excessive,
O_Two A normal catalyst that has not degraded storage
Even when the inflow exhaust air-fuel ratio swings to the rich air-fuel ratio side
Oxygen in a short time, and then oxygen
Can not be released. Similarly, if the exhaust flow rate is too large
In the state, O_Two Normal touch without degraded storage action
The air-fuel ratio of the incoming exhaust fluctuates toward the lean air-fuel ratio
The catalyst is saturated for a short time during
The oxygen in the air cannot be adsorbed. Therefore, the exhaust flow rate
If it is excessive, even if the catalyst is normal, the downstream air-fuel ratio
The sensor output fluctuates in the same way as the upstream air-fuel ratio sensor output.
And it is erroneously determined that the normal catalyst has deteriorated.
May occur. On the other hand, when the exhaust flow rate is too small,
The amount of oxygen absorbed and released from the catalyst per
O_Two Even a deteriorated catalyst with reduced storage action
Adsorption while the inflow exhaust air-fuel ratio swings to the rich air-fuel ratio side
Not release all of the oxygen
Oxygen can be adsorbed to the saturation amount while swinging to the air-fuel ratio side.
Gone. Therefore, if the exhaust flow rate is too low,
Output fluctuation of the downstream air-fuel ratio sensor is small
If the deteriorated catalyst is incorrectly determined to be normal
Occurs. Accordingly, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-9 / 1988
In the device of the patent No. 7852, a predetermined operating state (for example,
The condition where the rotation speed and load are within the specified ranges is maintained for a certain time or more.
Only when the catalyst is deteriorated)
This prevents the erroneous determination as described above. However,
In this way, the frequency of judgment of catalyst deterioration is high.
That the catalyst can no longer be detected early
Problem. Therefore, the determination of deterioration is made by comparing the engine speed with the engine speed.
When the load stays within a certain range for more than a predetermined time
The output of the air-fuel ratio sensor is not limited
(In particular)
(See Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-125936).
However, in such a method, the change in the air-fuel ratio is instantaneous.
In such cases, the sensor cannot follow the
May not be banned when
is there. The present invention has been made in view of the above problems, and has been described with reference to the drawings.
While maintaining high frequency of execution, and preventing false judgments,
An internal combustion engine that can reliably determine catalyst degradation
An object of the present invention is to provide a catalyst deterioration determination device. [0013] According to the first aspect of the present invention,
For example, O disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine_Twostorage
Three-way catalyst with action and exhaust passage upstream of the three-way catalyst
To detect the exhaust air-fuel ratio on the upstream side of the three-way catalyst.
A downstream air-fuel ratio sensor and an exhaust passage downstream of the three-way catalyst
Downstream that detects the exhaust air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst
Output of air-fuel ratio sensor and at least upstream air-fuel ratio sensor
The engine air-fuel ratio to the target air-fuel ratio based on the
Air-fuel ratio feedback control means for controlling
At least downstream air-fuel ratio sensor during feedback control
Deterioration judgment to determine whether the three-way catalyst has deteriorated based on the output
Acceleration / deceleration start detection for detecting the start of acceleration / deceleration of the engine.
Output means and changes in the amount of intake air from the start of engine acceleration / deceleration
Acceleration / deceleration intake air amount change rate detection means for detecting the rate
When the rate of change of the quick intake air amount has elapsed since the start of acceleration / deceleration of the engine
Between the upper limit value on the acceleration side or the lower limit value on the deceleration side
Degradation judgment that prohibits execution of the degradation judgment when the
Fixed stopping means, and the deterioration judgment stopping means
Limit value or lower limit value on the deceleration side from the start of acceleration / deceleration
Catalyst deterioration judgment device with different characteristics set according to time
Device is provided. [0014] In the catalyst deterioration judging device configured as described above,
The rate of change in the amount of intake air from the start of acceleration / deceleration of the engine is detected.
And the rate of change of the intake air amount has changed since the start of acceleration / deceleration of the engine.
Predetermined parameters set to different characteristics according to time
When the upper limit of the speed side or the lower limit of the deceleration side is exceeded
Execution of the catalyst deterioration determination is prohibited. [0015] [0016] [0017] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
An embodiment will be described. FIG. 1 shows one embodiment of the present invention.
Control type internal combustion engine provided with a catalyst deterioration determination device according to an embodiment
It is the whole outline figure of Seki. Sky required for combustion of engine 20
The air is filtered by the air cleaner 2 and the throttle body 4
Through the surge tank (intake manifold) 6
It is distributed to the intake pipe 7 of the cylinder. The intake air flow rate
Corresponds to the throttle valve 5 provided on the throttle body 4.
And the air flow meter 40
It is measured. Further, the intake air temperature is measured by an intake air temperature sensor 43.
Is detected by The opening of the throttle valve 5 is the throttle opening
It is detected by the sensor 42. Also, the throttle valve 5
In the fully closed state, the idle switch 52 is turned on.
The output of the throttle fully closed signal is active.
Become. Also, the idle valve that bypasses the throttle valve 5
In the just passage 8, the air flow during idling is adjusted.
Rotational speed control valve (ISCV) 66 for
Have been. On the other hand, the fuel stored in the fuel tank 10
Is pumped up by the fuel pump 11 and the fuel pipe 12
Is injected into the intake pipe 7 by the fuel injection valve 60. Sucking
In the trachea 7, air and fuel are mixed, and the air-fuel mixture is
Inhaled into the combustion chamber 21 of the engine 20 via the intake valve 24
It is. In the combustion chamber 21, the air-fuel mixture is
After being compressed, it is ignited, explodes and burns, generating power
Live. Such ignition depends on the ignition
Heater 62 turns on and off the primary current of the ignition coil 63.
And the secondary current is controlled by the ignition distributor 64
Is supplied to the spark plug 65 through the
Is done. The ignition distributor 64 includes:
Its axis is, for example, 720 ° in terms of crank angle (CA).
Reference position for generating reference position detection pulse for each CA
Detection sensor 50 and position detection pallets for each 30 ° CA
A crank angle sensor 51 for generating
You. Note that the actual vehicle speed generates an output pulse that indicates the vehicle speed.
The vehicle speed sensor 53 causes the vehicle speed to be detected. Also,
The gin 20 is cooled by the cooling water guided to the cooling water passage 22.
The cooling water temperature is detected by the water temperature sensor 44
Is done. The burned air-fuel mixture is used as an exhaust gas as an exhaust valve.
26 to the exhaust manifold 30 and then to the exhaust
It is guided to the trachea 34. The exhaust pipe 34 has an exhaust gas
A / F that detects the air-fuel ratio linearly based on the oxygen concentration in the air
A sensor 45 is provided. Further downstream
The gas system is provided with a catalytic converter 38,
The catalytic converter 38 has an unburned component (H
C, CO) oxidation and nitrogen oxides (NO_x) And reduction
A three-way catalyst that sometimes promotes is contained. Thus the catalyst
The exhaust gas purified in the converter 38 is released into the atmosphere.
Is discharged. The engine 20 is an A / F sensor
The control center of the air-fuel ratio feedback control by 45 is changed
And the output characteristics of the A / F sensor 45 vary.
Implement sub air-fuel ratio feedback control to compensate for
An internal combustion engine, an exhaust system downstream of the catalytic converter 38;
Has O_Two A sensor 46 is provided. The electronic control unit (ECU) 70
Injection control (air-fuel ratio control), ignition timing control, idle rotation
In addition to speed control,
Computer system and its hardware structure.
The result is shown in the block diagram of FIG. Read only memo
Program (ROM) 73 and various types of software.
The central processing unit (CPU) 71
A / D conversion circuit 75 or
Input through the input interface circuit 76,
Executes arithmetic processing based on the signal, and
Actuators via the drive control circuits 77a to 77d
Outputs a data control signal. Random access memory (RAM) 74
Is a temporary data record in the calculation and control process.
Used as a storage location. Also, backup RAM
(B-RAM) 79 is directly connected to a battery (not shown).
Power supply, and ignition
Data to be retained even when the switch is off
Used to store (eg, various learning values)
You. Each component in these ECUs has an address
Bus, data bus, and control bus
They are connected by a system bus 72. The ECU 70 controls ignition timing, idling
Performs various controls such as rotation speed control.
Fuel ratio control (fuel injection control) and catalyst deterioration determination according to the present invention
The setting process will be described in detail. Fig. 3 shows the cylinder air volume estimation.
Of the routine for calculating the constant and target in-cylinder fuel amount.
It is a low chart. This routine is executed at a predetermined crank angle.
It is executed every time. First, the running up to the last time of this routine
Cylinder air volume MC obtained by_iAnd target cylinder fuel
Quantity FCR_iTo update. That is, the i-th (i = 0, 1,
..., n-1) previous MC_iAnd FCR _iTo the “i +
1 "previous MC_{i + 1} And FCR_{i + 1} (Step 3
02). This corresponds to the past n times as shown in FIG.
Air volume in cylinder MC_iAnd target in-cylinder fuel amount FCR_iDay of
Data is stored in the RAM 74, and this time a new MC₀ And FC
R₀ Is calculated. Next, the air flow meter 40 and the crank
Output from the angle sensor 51 and the throttle opening sensor 42
Based on the force, the current intake flow rate QA, the internal combustion engine rotation speed
NE and throttle opening degree TA are determined (step 30).
4). Then these QA, NE, and TA data
The amount of air supplied into the cylinder MC₀ Is estimated (step
306). In general, the in-cylinder air amount is the intake flow rate
Although it can be estimated from QA and the internal combustion engine speed NE,
In the present embodiment, a transition from a change in the value of the throttle opening TA
Detect air condition and calculate accurate air volume even in transient condition
I am trying to be. Next, the in-cylinder air amount MC₀ And stoichiometric air-fuel ratio
Based on AFT, FCR₀ ← MC₀ / AFT To make the mixture the stoichiometric air-fuel ratio
Target fuel amount FCR to be supplied into the cylinder₀ Calculate
(Step 308). The in-cylinder space calculated in this way
Volume MC₀ And target in-cylinder fuel amount FCR₀ Is obtained this time
In the format shown in FIG.
Stored in AM74. FIG. 5 shows the main air-fuel ratio feedback control.
It is a flowchart which shows the processing procedure of a routine. this
The routine is executed for each predetermined crank angle. Ma
Whether the condition for executing feedback is satisfied
Is determined (step 502). For example, if the cooling water temperature is
When the value is below the specified value, during engine start, during start-up increase, warm-up increase
When there is no change in the output signal of the A / F sensor 45,
During the cut, the feedback condition is not satisfied, etc.
In the case of, the condition is satisfied. If the condition is not satisfied,
The fuel correction amount DF by feedback control is set to 0 (step
Step 516), this routine ends. When the feedback condition is satisfied, this routine
The difference in fuel amount obtained by the previous
Between the amount of fuel burned in the cylinder and the target amount of fuel in the cylinder
Difference) FD_iTo update. That is, the i-th (i = 0, 1,
…, M-1) times previous FD_iIs the FD of the “i + 1” th previous
_{i + 1} (Step 504). This is the past m
Fuel amount difference FD_iIs stored in the RAM 74 and this time
New fuel amount difference FD₀ Is calculated. Next, the output voltage value V of the A / F sensor 45
AF is detected (step 506). And later
A calculated by the sub air-fuel ratio feedback control
/ F sensor output voltage correction amount DV, VAF ← VAF + DV The following calculation is executed to supplement the A / F sensor output voltage VAF.
Correct (step 508). With such a correction,
Reach target voltage in air-fuel ratio feedback control
Until the center of the air-fuel ratio fluctuation gradually shifts
Become. Then, based on the VAF after such correction, FIG.
By referring to the characteristic diagram of FIG.
A decision is made (step 510). The characteristic diagram of FIG.
It is mapped and stored in the ROM 73 in advance.
You. Next, the in-cylinder air amount estimation and the target in-cylinder fuel amount
The cylinder air amount MC already calculated by the calculation routine
_nAnd target in-cylinder fuel amount FCR_n(See FIG. 4) FD₀ ← MC_n/ ABF-FCR_n The amount of fuel actually burned in the cylinder
And a difference between the target in-cylinder fuel amount and the target in-cylinder fuel amount (step 512).
In this manner, the in-cylinder air amount MC n times before_nAnd target cylinder
Internal fuel amount FCR_nThe reason for adopting the A / F sensor
Time difference between the air-fuel ratio detected by
This is due to consideration. In other words, the past n times of air in the cylinder
Volume MC_iAnd target in-cylinder fuel amount FCR_iRemember
What is needed is because of such a time lag. Next, DF ← K_fp* FD₀ + K_fs* ΣFD_i Calculate the fuel by proportional / integral control (PI control)
The charge correction amount DF is determined (step 514). In addition,
The first term on the right side is a proportional term for PI control, and K_fpIs the proportional term
Inn. The second term on the right side is the integral term of PI control.
, K_fsIs the integral term gain. FIG. 7 shows a sub air-fuel ratio feedback control loop.
It is a flowchart which shows the processing procedure of a chin. This roux
Chin is the main air-fuel ratio feedback control routine
It is executed at a predetermined time period longer than the case. First, Mei
Sub air-fuel ratio feedback as in the case of air-fuel ratio feedback.
Whether the conditions for executing feedback control are satisfied or not.
A determination is made (step 702). If the condition is not satisfied,
Set the A / F sensor output voltage correction amount DV to 0 (step
Step 712), this routine ends. When the feedback condition is satisfied, this routine
Voltage difference obtained by the previous run of the
O detected_Two Sensor output voltage and target O_Two Sensor output power
Pressure difference) VD_iTo update. That is, the i-th (i =
VD before 0, 1, ..., p-1) times_i"I + 1" times
VD_{i + 1} (Step 704). This is the past p
Batch voltage difference VD_iIs stored in the RAM 74,
This time new voltage difference VD₀Is calculated. Next, O_Two Output voltage VOS of sensor 46
Is detected (step 706). Then, the VOS and
And goal O_Two Sensor output voltage VOST (for example, 0.5 V)
On the basis of the, VD₀ ← VOS-VOST , The latest voltage difference VD₀ To
(Step 708). Finally, DV ← K_vp* VD₀ + K_vs* ΣVD_i A / F sensor output voltage by PI control
The correction amount DV is determined (Step 710). Note that K_vp
And K_vsAre the gains of the proportional and integral terms, respectively.
You. The correction amount DV obtained in this way is as described above.
In the main air-fuel ratio feedback control routine,
Control center of feedback control by A / F sensor
Used to change the voltage. FIG. 8 shows the processing procedure of the fuel injection control routine.
It is a flowchart shown. This routine is
This is executed for each rank angle. First, the cylinder air
Calculated in the routine for estimating the
Target in-cylinder fuel amount FCR₀, And main air-fuel ratio fee
The feedback calculated in the feedback control routine
Based on the correction amount DF, FI ← FCR₀ * Α + DF + β Is executed to determine the fuel injection amount FI (step
802). Note that α and β are other operating state parameters.
Multiplication correction coefficient and addition correction amount
You. For example, α is the intake air temperature sensor 43, the water temperature sensor 4
Includes basic correction based on signals from sensors such as 4
In addition, β is the amount of fuel deposited on the wall (in the transient operation state).
Changes with the intake pipe pressure).
Corrections are included. Finally, the calculated fuel injection amount
FI is set in the drive control circuit 77a of the fuel injection valve 60.
(Step 804). Next, the determination of catalyst deterioration according to the present invention will be described.
The concept will be described first. Said earlier
Thus, an object of the present invention is to increase the frequency of execution of catalyst deterioration determination.
Precise catalyst deterioration while maintaining, and preventing misjudgment
Device for determining catalyst deterioration of internal combustion engine
Is to provide an installation. Here, at the time of acceleration / deceleration,
The greater the rate of change in air volume, the more the acceleration / deceleration starts.
The shorter the time, the greater the roughness of the air-fuel ratio. That is,
If the elapsed time from the start of acceleration / deceleration is short, the air
Acceleration / deceleration because the air-fuel ratio is large even if the rate of change is small
The rate of change in air volume is relatively short if the time elapsed since
Is not suitable for determining the deterioration of the catalyst. On the other hand,
If the elapsed time from the start of speed is long, the air amount changes relatively
Even if the rate is large, the roughening of the air-fuel ratio is small,
If the elapsed time from the beginning is long, the change rate of the air amount is relatively large.
It is also possible to judge the deterioration of the catalyst. Therefore, in this embodiment, the start of acceleration / deceleration is performed.
Time change from the start of acceleration / deceleration
As shown in FIG.
The map is obtained by experiment and stored in R0M73.
Good. Then, when performing the deterioration judgment,
Time and the rate of change of air volume,
That is, it is determined whether or not the deterioration determination of the combined catalyst can be performed. FIGS. 10 to 11 illustrate the above concept.
Of a routine for determining whether or not to judge catalyst deterioration based on the
It is a chart. First, the first time to tXJKGS
Read the acceleration / deceleration flag XJKGS (step 100
2) Determine whether the last time was accelerating or decelerating
Remember. Next, the previous air amount QAO and the current air amount Q
Compare the magnitude of A to determine whether it is currently accelerating or decelerating
(Step 1004) If acceleration is in progress, flag XJKG
Set the value of S to 1 (step 1006).
The value of the flag XJKGS is set to 0 (step 100)
8). Next, whether the acceleration / deceleration state has been switched is determined.
Is determined (step 1010), and if it has been switched,
Timer CJTKGS for measuring time from start of acceleration / deceleration
Reset and start a new count
As the air amount QAST at the start of the speed, the previous air amount QAO
Is stored (step 1012), and the air amount change rate D
The QAR is calculated by the following equation (Step 1014). DQAR ← (QA-QAST) / QAST Note that the acceleration / deceleration state has been switched in step 1010.
If it is determined that there is not, step 1012 is not executed and
Step 1014 is executed. Next, at time CJTKGS from the start of acceleration / deceleration,
Upper limit air amount fluctuation value TDQA for which corresponding deterioration judgment is possible
RH (corresponding to acceleration) and lower limit air amount fluctuation value TDQAR
H (corresponding to deceleration) from the map of FIG.
Step 1016), the current processing determined in Step 1014
Deterioration judgment is possible for the rate of change of air amount DQAR since deceleration started
(Step 101).
8). As a result, if the deterioration is not within the range
The monitor permission flag XMCATD is set to 0 (step 102).
0), monitor permission flag if deterioration
XMCATD is set to 1 (step 1022). So
Then, in preparation for the next operation, QA is changed to QAO, and CJT
KGS is incremented by one and the process ends. Finally, the routine for determining the catalyst deterioration will be described.
This will be described with reference to 12 to 13. As shown in FIGS.
What is the trajectory length LVAF and O of the output of the A / F sensor 45_Two
The ratio LVOS / LV of the trajectory length LVOS of the output of the sensor 46
The catalyst deterioration is determined based on the AF.
Other determination methods can be used. In the flowcharts shown in FIGS.
First, in step 1202, a mode for determining deterioration is determined.
Determines whether the monitor condition is satisfied, and the monitor condition is not satisfied.
This routine is terminated if
Goes to step 1204 and subsequent steps. This monitoring condition is
Main air-fuel ratio feed based on output of A / F sensor 45
Back control, O_TwoBased on the output of sensor 46
That the sub air-fuel ratio feedback control is
That is, the related load is not less than a predetermined value. And step
In step 1204, calculation is performed according to the flowcharts of FIGS.
Whether XMCATD = 1
From the rate of change in the amount of air, the deterioration of the catalyst is determined.
It is determined whether or not it can be. XMCATD = 1
If so, the current catalyst deterioration determination is abandoned, and step 1216 is executed.
Proceed to step 1206 if XMCATD = 1
move on. In step 1206, the A / F sensor 45
Output voltage VAF and O_TwoOutput voltage VOS of sensor 46
Is detected. Next, at step 1208, the VAF
The trajectory length LVAF is LVAF ← LVAF + | VAF−VAFO | It is updated by the following calculation. Then, in step 1210
Is the trajectory length LVOS of the VOS, LVOS ← LVOS + | VOS−VOSO | It is updated by the following calculation. Then, in step 1212
Prepares for the next run VAFO ← VAF VOSO ← VOS And Note that the calculation of the trajectory length LVAF of the A / F sensor
The difference between the maximum value and the minimum value of the A / F sensor output
Width) instantaneously exceeds the threshold, the trajectory length LVAF and
Stop the LVOS integration (hold the integration value),
The integration may be restarted when the value falls below the value.
No. Next, at step 1214, when monitoring
Increments the counter CTIME for measuring
In step 1216, the value of the counter is
Value C ₀Is determined. CTIME> C₀of
Sometimes, the process proceeds to step 1218, where CTIME ≦ C₀of
In some cases, this routine ends. In step 1218, O_TwoSensor 46
Locus length LVOS of output VOS and output of A / F sensor 45
The ratio of the VAF to the locus length LVAF, that is, the locus length ratio LV
The catalyst deterioration is determined based on OS / LVAF. That
Catalyst deterioration determination reference value R_{re f}Is stored in the ROM 73 in advance.
Have been. If a positive determination is made in step 1218,
Assuming that the medium has deteriorated, the specified alarm flag ALM is set to 1
(Step 1220) and an alarm lamp
68 is turned on (step 1222). Affirmed
Time, it is assumed that the catalyst has not deteriorated, and the alarm flag ALM is set to 0.
(Step 1224). Alarm flag ALM
Has a backup R so that it can be collected during repairs
It is stored in the AM 79 (step 1226). Last
At step 1228, the CT value
IME, LVAF and LVOS are cleared. [0048] According to the first aspect of the present invention, catalyst deterioration is determined.
Device, but located in the exhaust passage of the internal combustion engine,_Two
Three-way catalyst with storage function and upstream of three-way catalyst
The exhaust air-fuel ratio on the upstream side of the three-way catalyst is
The upstream air-fuel ratio sensor that detects the
Located in the air passage, detects the exhaust air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst
Downstream air-fuel ratio sensor and at least upstream air-fuel ratio sensor
The engine air-fuel ratio is adjusted to the target air-fuel ratio based on the sensor output.
Air-fuel ratio feedback control means for feedback control;
At least downstream air during the air-fuel ratio feedback control
Determines whether the three-way catalyst has deteriorated based on the output of the fuel ratio sensor
Means for determining the start of acceleration and deceleration of the engine.
Deceleration start detection means and intake air from the start of acceleration / deceleration of the engine
Acceleration / deceleration intake air amount change rate detection method that detects the change rate of air volume
Speed and whether the rate of change of the acceleration / deceleration intake air amount is the start of engine acceleration / deceleration
Or the upper limit value on the acceleration side according to the elapsed time
Prohibition of deterioration judgment when exceeding the lower limit value on the deceleration side
Means for prohibiting deterioration determination.
Stop means accelerates / decelerates the upper limit value on the acceleration side or the lower limit value on the deceleration side
Different characteristics are set according to the elapsed time from the start
ing. Therefore, when acceleration / deceleration starts,
The rate of change of the air flow rate is the elapsed time since the start of the acceleration / deceleration of the engine.
Predetermined acceleration side set to different characteristics according to
Exceeds the upper limit of the engine or the lower limit of the deceleration side, and the air-fuel ratio becomes rough
In this case, the determination of catalyst deterioration is aborted.
In this case, catalyst deterioration can be determined
To prevent catalyst degradation and secure the opportunity to determine catalyst degradation.
Can be.

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る内燃機関の触媒劣化判定装置の基
本構成図である。 【図２】ＥＣＵのハードウエア構成図である。 【図３】筒内空気量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチ
ンのフローチャートである。 【図４】ＲＡＭ内記憶状態説明図である。 【図５】メイン空燃比フィードバック制御ルーチンのフ
ローチャートである。 【図６】サブ空燃比フィードバック制御ルーチンのフロ
ーチャートである。 【図７】空燃比とＡ／Ｆセンサ出力電圧との関係を示す
特性図である。 【図８】燃料噴射制御ルーチンのフローチャートであ
る。 【図９】加減速開始後の経過時間と空気量変化率に対す
る触媒劣化判定の許可領域を説明する図である。 【図１０】触媒劣化判定可否を決定するルーチンの一部
である。 【図１１】触媒劣化判定可否を決定するルーチンの一部
である。 【図１２】触媒劣化判定ルーチンの一部である。 【図１３】触媒劣化判定ルーチンの一部である。 【符号の説明】 ２０…内燃機関 ３０…排気マニホールド ３４…排気管 ３８…三元触媒 ４５…Ａ／Ｆセンサ ４６…Ｏ₂ センサ ６８…アラームランプ ７０…ＥＣＵBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a basic configuration diagram of a catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine according to the present invention. FIG. 2 is a hardware configuration diagram of an ECU. FIG. 3 is a flowchart of a cylinder air amount estimation and target cylinder fuel amount calculation routine. FIG. 4 is an explanatory diagram of a storage state in a RAM. FIG. 5 is a flowchart of a main air-fuel ratio feedback control routine. FIG. 6 is a flowchart of a sub air-fuel ratio feedback control routine. FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an air-fuel ratio and an A / F sensor output voltage. FIG. 8 is a flowchart of a fuel injection control routine. FIG. 9 is a diagram for explaining a permitted area for catalyst deterioration determination with respect to an elapsed time after the start of acceleration / deceleration and an air amount change rate. FIG. 10 is a part of a routine for determining whether or not catalyst deterioration can be determined. FIG. 11 is a part of a routine for determining whether or not catalyst deterioration can be determined. FIG. 12 is a part of a catalyst deterioration determination routine. FIG. 13 is a part of a catalyst deterioration determination routine. [Description of Reference Numerals] 20 ... engine 30 ... exhaust manifold 34 ... exhaust pipe 38 ... three-way catalyst 45 ... A / F sensor 46 ... O ₂ sensor 68 ... alarm lamp 70 ... ECU

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/38 F01N 9/00 F01N 11/00 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁷ , DB name) F01N 3/08-3/38 F01N 9/00 F01N 11/00 F02D 41/00-41/40 F02D 43 / 00-45/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関の排気通路に配置された、Ｏ₂
ストレージ作用を有する三元触媒と、 三元触媒の上流側の排気通路に配置され、三元触媒上流
側の排気空燃比を検出する上流側空燃比センサと、 三元触媒の下流側の排気通路に配置され、三元触媒下流
側の排気空燃比を検出する下流側空燃比センサと、 少なくとも上流側空燃比センサの出力に基づいて、機関
空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フ
ィードバック制御手段と、 空燃比フィードバック制御実施中に少なくとも下流側空
燃比センサ出力に基づいて三元触媒の劣化の有無を判定
する劣化判定手段と、 機関の加減速の開始を検出する加減速開始検出手段と、 機関の加減速の開始からの吸入空気量の変化率を検出す
る加減速吸入空気量変化率検出手段と、 加減速吸入空気量変化率が機関の加減速の開始からの経
過時間に応じて予め定めた加速側の上限値または減速側
の下限値を超えている時に劣化判定の実行を禁止する劣
化判定禁止手段と、を具備し、 劣化判定禁止手段が加速側の上限値または減速側の下限
値を加減速開始時点からの経過時間に応じて異なる特性
に設定していることを特徴とする触媒劣化判定装置。(57) [Claim 1] O ₂ disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine
A three-way catalyst having a storage function; an upstream air-fuel ratio sensor disposed in an exhaust passage upstream of the three-way catalyst to detect an exhaust air-fuel ratio upstream of the three-way catalyst; and an exhaust passage downstream of the three-way catalyst And a downstream air-fuel ratio sensor that detects an exhaust air-fuel ratio on the downstream side of the three-way catalyst; and an air-fuel ratio feedback control that feedback-controls an engine air-fuel ratio to a target air-fuel ratio based on at least an output of the upstream air-fuel ratio sensor. Means for determining deterioration of the three-way catalyst based on at least the output of the downstream air-fuel ratio sensor during execution of the air-fuel ratio feedback control; and acceleration / deceleration start detection means for detecting the start of acceleration / deceleration of the engine. An acceleration / deceleration intake air amount change rate detecting means for detecting a rate of change of the intake air amount from the start of the acceleration / deceleration of the engine; and an elapsed time since the start of the acceleration / deceleration of the engine. A deterioration determination prohibiting unit that prohibits execution of the deterioration determination when the upper limit value on the acceleration side or the lower limit value on the deceleration side exceeds a predetermined value. A catalyst deterioration judging device characterized in that the lower limit value on the deceleration side is set to different characteristics according to the elapsed time from the start of acceleration / deceleration.