JP4092743B2 - エンジンの触媒劣化検出方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス浄化触媒が劣化しているか否かの診断を行うエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジン、特に自動車用エンジンでは、排気通路に排気ガス浄化触媒が配設されるのが普通である。この浄化触媒は、熱劣化等によって、所望の浄化率が得られなくなってしまうことが考えられる。この浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断のために、排気通路に、浄化触媒の上流側と下流側とにおいてそれぞれ酸素センサ(02 センサ)を配設して、両酸素センサの出力関係に基づいて劣化診断を行うことが提案されている(特開平6−249029号公報参照)。
【0003】
両酸素センサに基づく劣化判定は、通常、両酸素センサのリッチとリーンとの間での出力反転回数の比(反転回数比)、つまり両酸素センサの出力反転周期の比に関連した検出値を所定の判定しきい値と比較することにより行われる。例えば、下流側酸素センサの出力反転回数に対する上流側酸素センサの出力反転回数の比となる所定反転回数比は、浄化触媒が正常であればかなり大きいものであり、浄化触媒が劣化するにしたがって(浄化率が低下するにしたがって)、徐々に小さくなる。したがって、上記所定反転回数比が所定の判定しきい値以下となったときに、浄化触媒が劣化していると判定することができる。
【0004】
特開平6−42338号公報には、燃料噴射弁の故障時や、EGR系の故障時には、前述した浄化触媒の劣化診断を行わないようにすることが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した反転回数比を所定の判定しきい値と比較して浄化触媒の劣化を検出しようとしたとき、正常であるにも拘らず劣化していると判定されたり、逆に劣化しているにも拘らず正常であると判定されてしまう事態を生じ易い、ということが判明した。このような原因を追及したところ、浄化触媒を通る排気ガス量が、劣化診断に大きな影響を与えている、ということが判明した。とりわけ、浄化触媒の容量に対する最大排気ガス量(空燃化フィードバック制御領域において浄化触媒を通過する最大排気ガス量)の比が、劣化診断に大きな影響を与えることになる。
【0006】
すなわち、浄化触媒を通過する排気ガス量が多いときは少ないときに比して、浄化触媒で浄化される割合が低減され、このため、前述した所定反転回数比は、浄化触媒の劣化度合いが同じであったとしても、排気ガス量が多いときは少ないときに比して小さくなる。そして、排気ガス量が中程度のときは、正常と劣化との境界付近およびその前後のかなり広い範囲に渡って、前記所定反転回数比の変化に対する浄化触媒の浄化率が緩やかに変化するものとなり、所定の判定しきい値を境として浄化触媒の正常と劣化とを精度よく区別することが可能になる。
【0007】
一方、大ガス量域および小ガス量域では共に、正常と劣化との境界付近において、所定反転回数比のわずかな変動でも浄化触媒の浄化率が極めて大きく変動することになる。そして、大ガス量域では、正常と判定することのできる所定反転回数比のとり得る範囲が極めて広くなるもの、劣化と判定できる所定反転回数比のとり得る範囲は極めて狭いものとなり、このため大ガス量域では、正常であるにも拘らず劣化していると誤判定され易い領域となる。
【0008】
逆に、小ガス量域では、劣化と判定することのできる所定反転回数比のとり得る範囲が極めて広くなるもの、正常と判定できる所定反転回数比のとり得る範囲は極めて狭いものとなり、このため小大ガス量域では、劣化しているにも拘らず正常と誤判定され易い領域となる。
【0009】
上述のような誤判定を防止するため、劣化診断するガス量域を狭くつまり中程度のガス量域のみに限定することも考えられる。しかしながら、この場合は、劣化診断できるガス量域つまり劣化診断する機会の減少となってしまう。
【0010】
また一方で、このような劣化診断処理中は、酸素センサ出力の検出性を向上させて劣化診断を判定し易いようにするため、空燃比フィ−ドバックの制御ゲインを大きくする等のことが行われているが、劣化診断が終了しない限り上記制御ゲインを大きくした状態が継続されてしまい、定常状態ではハンチングの原因となる。
【0011】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、浄化触媒を通過する排気ガス量に応じて浄化触媒の劣化判定をより適切に行えるようにしたエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明第1方法にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域では浄化触媒の正常の判定のみを行う、
ようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2〜請求項5、請求項15、請求項21〜請求項24に記載のとおりである。
【0013】
前記目的を達成するため、本発明第2方法にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以上とされ、
浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行うガス量域の他に、正常判定のみを行うガス量域が設定されている、
ようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項7、請求項8、請求項16、請求項21〜請求項24に記載のとおりである。
【0014】
前記目的を達成するため、本発明第3方法にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う、
ようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項21〜請求項24に記載のとおりである。
【0015】
前記目的を達成するため、本発明第4方法にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以下とされ、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う、
ようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項17、請求項21〜請求項24に記載のとおりである。
【0016】
前記目的を達成するため、本発明第1装置(本発明第1方法に対応)にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が、所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域において、浄化触媒の正常の判定のみを行う大ガス量域用判定手段と、
を備えているようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項18、請求項21〜請求項24に記載のとおりである。
【0017】
前記目的を達成するため、本発明第2装置(本発明第2方法に対応)にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以上として設定され、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が、所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域において、浄化触媒の正常の判定のみを行う大ガス量域用判定手段と、
を備えているようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項19、請求項21〜請求項24に記載のとおりである。
【0018】
前記目的を達成するため、本発明第3装置(本発明第3方法に対応)にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域において、浄化触媒の劣化の判定のみを行う小ガス量域用判定手段と、
を備えているようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項21〜請求項24に記載のとおりである。
【0019】
前記目的を達成するため、本発明第4装置(本発明第4方法に対応)にあっては次のようにしてある。すなわち、
エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以下とされ、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う小ガス量域用判定手段と、
を備えているようにしてある。上記手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項20〜請求項24に記載のとおりである。
【0020】
【発明の効果】
請求項1に記載された方法発明およびこれに対応した請求項11に記載の装置発明においては、基準ガス量域において浄化触媒の正常と劣化の判定を行いつつ、劣化と誤判定され易い大ガス量域では正常のみを判定するようにしたので(正常と判定されたときは、劣化していないことの確認となる)、浄化触媒の劣化診断を行うガス量域つまり劣化診断する機会を極力広く確保して、大ガス量の状態が長期に渡って続いても、早急に劣化診断処理を終了させて、通常のエンジン制御の設定としてハンチング等を防止しつつ誤判定を防止する上で好ましいものとなる。
【0021】
請求項2によれば、正常のみを判定する大ガス量域よりもさらにガス量が多くなる特大ガス量域では、正常と劣化とを区別することがもはや事実上不可能であり、このような特大ガス量域では正常および劣化の判定を共に行わないことにより、誤判定を確実に防止する上で好ましいものとなる。
【0022】
請求項3によれば、判定しきい値を一定値とすることにより、制御が簡単となり、制御系の負担も低減される。
【0023】
請求項4によれば、判定しきい値をガス量に応じて変更することにより、より精度よく劣化診断を行うことができる。
【0025】
請求項5によれば、下流側浄化触媒に比して容量が小さく設定されるのが一般的で、大ガス量域において劣化と誤判定され易い上流側浄化触媒の劣化診断について、請求項1に対応した効果を得ることができる。
【0026】
請求項6に記載された方法発明およびこれに対応した請求項12に記載の装置発明においては、通過される最大排気ガス量に比して相対的に浄化触媒の容量が小さくて、劣化してると誤判定し易い設定において、劣化診断の機会を極力広く確保して、大ガス量の状態が長期に渡って続いても、早急に劣化診断処理を終了させて、通常のエンジン制御の設定としてハンチング等を防止しつつ劣化していると誤判定されてしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。
【0027】
請求項7によれば、請求項4に対応した効果を得ることができる。また、請求項8によれば、請求項3に対応した効果を得ることができる。
【0028】
請求項9に記載された方法発明およびこれに対応した請求項13に記載の装置発明においては、劣化診断を行う機会を極力広く確保して、小ガス量の状態が長期に渡って続いても、早急に劣化診断処理を終了させて、通常のエンジン制御の設定としてハンチング等を防止しつつ、劣化しているのに正常であると誤判定し易い小ガス量域において、正常であると誤判定されるのを防止する上で好ましいものとなる。
【0029】
請求項10に記載された方法発明およびこれに対応した請求項14に記載の装置発明においては、通過される最大排気ガス量に比して相対的に浄化触媒の容量が大きくて、正常であると誤判定し易い設定において、劣化診断の機会を極力広く確保して、小ガス量の状態が長期に渡って続いても、早急に劣化診断処理を終了させて、通常のエンジン制御の設定としてハンチング等を防止しつつ、正常であると誤判定されてしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。
【0030】
請求項15、請求項18によれば、正常判定されたときは早急に劣化診断処理を終了させて、通常のエンジン制御の設定としてハンチング等を防止する上で好ましいものとなる。
【0031】
請求項16、請求項17、請求項19、請求項20によれば、極めて高温となる排気マニホールドに配置されているために劣化され易い浄化触媒の劣化診断を行うことができる。
【0032】
請求項21によれば、エンリッチゾ−ンからフィ−ドバックゾ−ンへ移行してから所定時間経過していないときは、浄化触媒がHCを多量に急増した状態となっていて、酸素センサ出力に基づく浄化触媒の劣化判定が正常に行われない可能性が高く、このようなときに浄化触媒の劣化判定を禁止することにより、誤判定を防止することができる。
【0033】
請求項22によれば、EGR系路の故障診断中において、EGRバルブの開閉に起因して排気ガス中の酸素割合が大きく変化し、しかも失火が生じ易くなって浄化触媒の劣化判定が正確に行えない状況となるので、このようなときに浄化触媒の劣化判定を禁止することにより、誤判定防止することができる。
【0034】
請求項23によれば、燃料カットゾ−ンからフィ−ドバックゾ−ンへ移行してから所定時間経過していないときは、浄化触媒が酸素を多量に急増した状態となっていて、酸素センサ出力に基づく浄化触媒の劣化判定が正常に行われない可能性が高く、このようなときに浄化触媒の劣化判定を禁止することにより、誤判定を防止することができる。
【0035】
請求項24によれば、浄化触媒が活性温度に達していないときは、排気ガス浄化が正常に行われないときであり、このようなときに浄化触媒の劣化判定を禁止することにより、誤判定を防止することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
(1)図1、図2の説明
図1において、1はエンジン本体、2は吸気通路であり、吸気通路2には、その上流側から下流側へ順次、エアクリ−ナ3、エアフロ−メ−タSA、スロットル弁4、サ−ジタンク5が配設され、サ−ジタンク5からエンジン本体1までの間の吸気通路2は、各気筒毎に独立した独立吸気通路2aとされている。そして、独立吸気通路2aには、燃料噴射弁(燃料供給手段)6が配設されている。
【0037】
7は燃料タンクであり、燃料ポンプ8から汲み上げられた燃料タンク7内の燃料が、燃料供給通路9を介して燃料噴射弁6に供給され、余剰燃料は、リタ−ン通路10を介して燃料噴射弁6から燃料タンク7へと戻される。なお、図中11は、燃料供給通路9に接続された燃料フィルタ、12はリタ−ン通路10に接続されたプレッシャレギュレ−タである。
【0038】
燃料タンク7内の蒸発燃料は、サ−ジタンク5に回収されるようになっている。このため、燃料タンク7とサ−ジタンク5とがパ−ジ通路21によって接続され、このパ−ジ通路21の途中には、蒸発燃料吸着手段(吸着器)としてのキャニスタ22が接続されている。すなわち、パ−ジ通路21のうち、燃料タンク7側の上流側パ−ジ通路21aによって燃料タンク7とキャニスタ22とが接続され、下流側パ−ジ通路21によって、キャニスタ22とサ−ジタンク5とが接続されている。
【0039】
前記上流側パ−ジ通路21aには、燃料タンク7側から順次、燃料タンク7内の圧力を検出する圧力検出手段として圧力センサ23、および後述する制御弁24が接続されている。また、前記下流側パ−ジ通路21bには、パ−ジバルブ25が接続されている。このパ−ジバルブ25は、電磁式とされて、全閉および全開状態を選択的にとり得る他、例えばデュ−ティ制御によってその開度が連続可変式に変更可能とされている。前記キャニスタ22は、大気解放通路26を有し、この大気解放通路26には、フィルタ27、電磁式の開閉弁からなる大気解放弁28が接続されている。なお、燃料タンク7に対するパ−ジ通路21接続部には、転倒時にパ−ジ通路21への燃料漏れを防止するためのロ−ルオ−ババルブ29が接続され、このロ−ルオ−ババルブ29は、全開時であっても絞り抵抗を有するものとなっている(全開開度が小)。
【0040】
前記制御弁24は、基本的には、上流側パ−ジ通路21aを全開とする状態と全閉とする状態との切換を行う他、全閉状態において、燃料タンク7内の圧力がキャニスタ22側圧力よりも所定分低下すると、燃料タンク7側とキャニスタ22側とを連通させる呼吸栓の機能をなす。
【0041】
制御弁24の一例が、図2に示される。この図2において、31は上方に向けて開口された弁座、32は弁座31に離着座される可動弁体である。可動弁体32は、有蓋筒状の可動鉄心ともなる筒状部材33と、該筒状部材33下端部に一体化されたゴム等の弾性部材34とを有する。この弾性部材34が弁座31に離着座されるもので、この弾性部材34には、左右一対のリップ状弁体35A、35Bが一体形成されている。また、上記筒状部材33には、その側面に連通用の小孔36が形成されている。
【0042】
前記筒状部材33は、ダイヤフラム37に一体的に保持されており、リタ−ンスプリング38によって、下方つまり弾性部材34が弁座31に着座される方向に付勢されている。可動鉄心としての前記筒状部材33の上方には、固定鉄心39が配設され、この固定鉄心39の周囲にはコイル40が配設されている。
【0043】
コイル40を消磁した図2の状態では、リタ−ンスプリング38によって、弾性部材34が弁座31に着座されている(閉状態)。この状態で、キャニスタ22に負圧が作用、つまり、キャニスタ22側の圧力が燃料タンク7側の圧力よりも低いときは、リップ状弁体35A、35Bが閉じて、燃料タンク7内が大きな負圧になるのが防止される。逆に、燃料タンク7内の負圧が所定値以上になると、つまり、燃料タンク7内の圧力がキャニスタ21側の圧力よりも所定分低くなると、リップ状弁体35A、35Bが開いて、連通用小孔36を介して燃料タンク7とキャニスタ22とが連通されて、燃料タンク7内が大きな負圧になるのが防止される(呼吸機能)。ただし、小孔36の有効開口面積は小さいものとされて、絞り抵抗を有するものとなっている。このように、制御弁24は、通常は小さい開度でもって開かれていて、キャニスタ22側が燃料タンク7側も所定分負圧が大きくなると閉じられる2方向弁としての機能(弁体35A、35Bと小孔36の機能)と、該2方向弁をバイパスして大きな開度を有するバイパス弁(弁座31と可動弁体32の機能)を有するものとなっている。
【0044】
図2の状態から、コイル40を励磁すると、固定鉄心39に可動鉄心としての筒状部材33が引き寄せられて、弾性部材34が弁座31から大きく離間され、上流側パ−ジ通路21aが全開とされる(開度大で、絞り抵抗なし)。
【0045】
燃料タンク7からの蒸発燃料は、制御弁24を通って(燃料タンク7内が正圧になることによりダイアフラム37が持ち上げられて、弾性部材34が弁座31から離間する)、キャニスタ22に吸着される。大気開放弁28は通常は開かれており、エンジンの所定運転中パ−ジバルブ25が開かれて、キャニスタ22に吸着された燃料が、吸気通路2内に生じる吸気負圧によって、当該吸気通路2へ回収される(パ−ジ)。
【0046】
エンジン1の排気通路51には、エンジン1側から順次、酸素センサ52、排気ガス浄化触媒(三元触媒)53、酸素センサ54、浄化触媒55(三元触媒)が配設されている。各酸素センサ52、54はそれぞれ、実際の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるかリーンであるかによって出力(電圧)が大きく変化するもので、例えば0〜1Vの出力範囲において、0.45Vを境として出力電圧が大きく変化するもので、出力電圧の大きい方がリッチを示し、出力電圧の小さい方がリーンとなる。
【0047】
上流側の酸素センサ52は、実際の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射弁6からの燃料噴射量をフィ−ドバック制御するときに用いられる。また、両酸素センサ52と54とは、後述するように、その出力関係に基づいて、浄化触媒53が劣化しているか否かの劣化診断のために用いられる。なお、各酸素センサ52、54には、活性温度確保のための電気式ヒ−タが内蔵されている。
【0048】
(2)図3、図4の説明
図3において、Uはマイクロコンピュ−タを利用して構成された制御ユニットであり、既知のように、演算手段としてのCPU、記憶手段としてのROMおよびRAMを有する。この制御ユニットUには、前記圧力センサ23からの信号、エアフロ−メ−タSAからの吸入空気量信号、両酸素センサ52、54からの信号の他、各種センサあるいはスイッチS1〜S4からの信号、およびセンサ、スイッチ群SGからの信号が入力される。また、制御ユニットUからは、前記制御弁24、パ−ジバルブ25、大気解放弁28に対して制御信号が出力される他、ランプ、ブザ−等の表示手段としての警報器41に対して出力される。
【0049】
センサS1は、エンジン冷却水温度を検出する水温センサである。センサS2はエンジン回転数を検出する回転数センサである。スイッチS3は、スロットル弁が全閉となったことを検出するアイドルスイッチである。センサ群SGは、上述した各種データの他、後述する制御のために必要な各種データを検出するためのもので、少なくとも、スロットル弁開度、大気圧、車速等を検出するものとなっている。もちろん、上記各種センサあるいはスイッチは、検出手段として表現できるものである。
【0050】
[パージ系故障診断]
制御ユニットUは、既知のような燃料フィ−ドバック制御と、燃料タンク7、パ−ジ通路21、キャニスタ22を含むパ−ジ経路に漏れがないか否かの故障判定つまりリ−ク判定と、浄化触媒53の劣化診断とを行うものである。パ−ジ系路のリ−ク判定の基本的なやり方について、図4を参照しつつ説明する。まず、パ−ジバルブ25が開いたパ−ジ中に、大気解放弁28が閉じられ、かつ制御弁24が開かれる(t1時点)。これにより、パ−ジ通路21を介して燃料タンク7内に吸気負圧が作用し、燃料タンク7内の負圧が徐々に高まる。
【0051】
燃料タンク7内の負圧が、所定負圧例えば−200mmAq(水位)になり(t2時点)、これよりもさらに若干大きな負圧になった時点(t3時点)において、パ−ジバルブ25が閉じられる。このパ−ジバルブ25が閉じられることにより、パ−ジ経路は、大気と遮断された密閉状態とされる。上記t3時点より若干時間が経過すると、圧力センサ23により検出される圧力が、上記所定負圧(例えば−200mmAq)にまで上昇される(t4時点で、ロ−ルオ−ババルブ29の絞り抵抗の影響による燃料タンク7への吸気負圧伝達の遅れ解消)。
【0052】
所定負圧となった上記t4時点において、圧力センサ23によって検出される負圧が第1検出負圧TP1とされる。TP1検出時点から、所定時間例えば30秒経過した時点(t5時点)において、圧力センサ23によって検出される負圧が第2検出圧力TP2とされる。
【0053】
リ−ク判定は、上記2つの検出圧力TP1とTP2との偏差を所定の判定しきい値と比較することによって行われる。すなわち、TP1からTP2になるまでの圧力上昇度合が大きいときは、パ−ジ経路に小孔が空いている等の漏れが考えられるときであり、このときは、リ−クされているという判定つまり故障判定がなされる。逆に、上記圧力上昇度合が小さいときは、リ−クしていないという判定となる。
【0054】
リ−ク判定終了したt5時点において、大気開放弁28が開かれ、制御弁24が閉じられるが、該両弁28、24の故障判定のために、パ−ジバルブ25はいまだ閉じられたままとされ、所定時間経過されたt6時点において、パ−ジバルブ25が開かれる。
【0055】
上記t5からt6時点までの間において、圧力センサ23で検出される圧力の上昇度合が所定の基準値よりも小さいときは、大気開放弁28が閉固着(大気開放通路26が目詰り)している故障発生であると判定される。また、このときの圧力上昇度合が所定の基準値よりも大きいときは、制御弁24が開かれたままの開固着の故障発生であると判定される。さらに、所定負圧としての−200mmAqにまで吸引できない場合には、大気解放弁28の開固着、パ−ジバルブ25の閉固着が考えられる。上述の制御弁24の開固着、大気開放弁27の閉固着は、蒸発燃料がエンジン吸気系に多量に供給される異常状態発生(異常状態検出)とされる。
【0056】
[空燃比フィ−ドバック制御の説明(図18)]
図18を参照しつつ、空燃比フィ−ドバック制御の一例について説明するが、この図18は、所定クランク角毎の割り込み処理によって行われる。まず、R41においてエンジンの運転状態(吸入空気量、エンジン回転数、エンジン冷却水温度、空燃比センサ出力)が読み込まれた後、R42において、所定の換算係数Kと吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて、基本燃料量TBが演算される。次いでR43において、冷却水温度に基づいて、水温補正用の補正燃料量TWが、マップに基づいて決定される。なお、補正燃料量TWは、冷却水温度が所定温度以下の低温時においては、冷却水温度が低くなるほどTWが大きくなるように決定される。
【0057】
R44では、現在触媒の劣化診断中であるか否かが判別される。このR44の判別でYESのときは、R46において、空燃比フィ−ドバック制御の制御ゲインPがP1に設定されると共に、制御ゲインIがI1に設定される。また、R44の判別でNOのときは、R45において制御ゲインPがP2に設定されると共に、IがI1に設定される。なお、制御ゲインPおよびIは、触媒劣化診断中は大きくされる(P1>P2、I1>I2で、P2はI1よりも十分に大きくされる)。
【0058】
R45あるいはR46の後は、R47において、酸素センサ出力がリッチであるか否かが判別される。このR47の判別でNOのとき、つまり酸素センサ出力が現在リーンであるときは、R48において、前回リッチを検出しているか否かが判別される。このR48の判別でYESのときは、酸素センサ出力が、リッチからリーンへ反転したときであり、このときはR49において、フィ−ドバック補正量CFBが、前回の補正量CFBに前記制御ゲインPを加算することにより、補正量CFBが大きい値のPの分だけ一気に増大される。また、R48の判別でNOのときは、リーン検出状態が継続しているときであり、このときは補正量CFBを徐々に大きくすべく、R50において、前回の補正量CFBに小さい値の前記制御ゲインIを加算して、今回の補正量CFBが演算される。
【0059】
前記R47の判別でYESのときは、R54において、前回リーンを検出しているか否かが判別される。このR54の判別でYESのときは、酸素センサ出力が、リーンからリッチへ反転したときであり、このときはR56において、フィ−ドバック補正量CFBが、前回の補正量CFBに前記制御ゲインPを減算することにより、補正量CFBが大きい値のPの分だけ一気に減少される。また、R54の判別でNOのときは、リッチ検出状態が継続しているときであり、このときは補正量CFBを徐々に小さくすべく、R55において、前回の補正量CFBに小さい値の前記制御ゲインIを減算して、今回の補正量CFBが演算される。
【0060】
前記R49、R50、R55あるいはR56の後は、それぞれR51に移行して、基本燃料量TBと水温補正量TWとフィ−ドバック補正量CFBとが加算されて、最終燃料量TFが算出される。この後、R52において燃料噴射タイミングとなるのを待って、R53において、最終燃料量TFが出力される(TFに応じた燃料噴射量となるように燃料噴射弁が駆動される)。
【0061】
[触媒の劣化診断]
(3)図5〜図8の説明
次に、浄化触媒53の劣化診断の概要について説明する。まず、空燃比フィ−ドバック制御中、各酸素センサ52、54の出力は、かなり頻繁に出力が反転する。そして、所定時間内において、浄化触媒53よりも上流側の酸素センサ52の反転回数をA、浄化触媒53よりも下流側の酸素センサ54の反転回数をBとしたとき、反転回数比A/Bを設定する。この反転回数比A/Bは、両酸素センサ52、54の出力関係とされる。
【0062】
図6は、酸素センサ52、54のリッチとリーンとの間での出力反転回数をカウントするとき、その出力にヒステリシスを設定したものである。すなわち、中間値(例えば0.45V)より大きい上しきい値(例えば0.5V)を設定して、この上しきい値以上の出力のときにリッチと判定するようにしてある。また、中間値より小さい下しきい値(例えば0.4V)を設定して、この下しきい値以下の出力のときにリーンと判定するようにしてある。この上下のしきい値の設定によって、リッチとリーンとの間で出力反転するときに生じやすい高周波成分が反転回数としてカウントされてしまうのが防止されて、反転回数比を精度よく得る上で好ましいものとなる。
【0063】
浄化触媒53が正常のときは、反転回数比A/Bは、ほぼ無限大に近い大きな値となる。この一方、浄化触媒53の劣化がすすむにつれて、反転回数比A/Bが徐々に小さくなり(下流側酸素センサ54の出力反転回数が大きくなっていく)。例えば浄化効率60%にまで浄化触媒53が劣化したときに相当する反転回数比A/Bを判定しきい値として設定して、実際の反転回数比A/Bがこの判定しきい値より大きれば浄化触媒53は正常であると判定され、反転回数比A/Bが判定しきい値以下であれば、浄化触媒53が劣化していると判定される。そして、実施例では、判定しきい値を1つのみ設定するようにして、判定しきい値の変更は行わないようにしてある。
【0064】
ここで、反転回数比A/Bと浄化触媒53の浄化率との関係を示す特性は、図7に示すように、浄化触媒53を通過するガス量、つまり排気ガス量あるいは吸入空気量に応じてかなり相違したものとなる。より具体的には、基本的には、同じ浄化率であっても、ガス量が多いほど反転回数比A/Bが小さくなる。そして、ガス量が多いとき(図7Z3線参照)は、正常状態と劣化状態とを区別すべき浄化率付近となる反転回数比A/Bが小さい領域において、当該反転回数比A/Bのわずかな変化で浄化率が大きく変化してしまって、判定しきい値を設定することが難しくなる。このため、実施例では、後述するようにガス量が中のときに対応した判定しきい値を設定して、ガス量が多いときは、正常判定のみを行うようにしてある(劣化判定なし)。
【0065】
また、ガス量が少ないとき(図7Z1線参照)は、正常状態と劣化状態とを区別すべき浄化率付近となる反転回数比A/Bが大きい領域において、当該反転回数比A/Bのわずかな変化で浄化率が大きく変化してしまい、判定しきい値を設定することが難しくなる。このため、実施例では、後述するようにガス量が中のときに対応した判定しきい値を設定して、ガス量が少ないときは、劣化判定のみを行うようにしてある(正常判定なし)。
【0066】
ガス量が中程度のとき(図7Z2線参照)は、反転回数比A/Bの変化に対して浄化率がほぼ線形的に緩やかに変化し、正常状態と劣化状態とを区別する浄化率付近において、反転回数比A/Bのわずかな変化でも浄化率はわずかにしか変化しないものとなる。このため、実施例では、ガス量が中のときは、劣化判定と正常判定とを明確に行えるものとなる。このように、実施例では、ガス量が中のときに劣化判定と正常判定とを行えるような値として判定しきい値を設定しているため、ガス量が多いときと少ないときとでは、前述のように劣化判定あるいは正常判定のいずれか一方のみを行うようにしてある。
【0067】
ここで、図7において、一定値とされた判定しきい値がTHB(実施例では浄化率役60%相当に対応して設定)として示されるが、大ガス量では、このTHBよりも反転回数比A/Bが大きければ正常であると判定できる状態となる(図7においてTHSで示す参考しきい値以上であれば間違いなく正常であると判定できる)。また、小ガス量では、THBよりも反転回数比A/Bが小さければ、劣化であると判定することができる状態となる(図7においてTHDで示す参考しきい値以下であれば間違いなく劣化であると判定できる)。
【0068】
なお、図7において、大ガス量(Z3)よりもさらにガス量が多くなっているのが特大ガス量(Z4線参照)として示される。なお、この特大ガス量のときの劣化診断は、判定しきい値を設定することは到底不可能であるとして、正常判定も劣化判定も行わないようにすることができる。
【0069】
図8において、ガス量に応じた領域設定がなされる。この図8において、ガス量の小さい方から大きい方へ順次、領域Z1、Z2、Z3、Z4が設定、記憶されており、図7のZ1、Z2、Z3、Z4はそれぞれ、図8のZ1、Z2、Z3、Z4に対応した代表的な特性を示してある。この図8は、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメ−タとして設定されて、各ガス量域Z1、Z2、Z3、Z4は等ガス量線によって区分されている。なお、小ガス領域Z1は、浄化触媒53が事実上活性温度に達っしない可能性の高い領域なので、Z1領域を、故障判定の禁止領域として設定することもできる。
【0070】
(4)図9、図10の説明
次に、図9、図10のフロ−チャ−トを参照しつつ、浄化触媒53の劣化診断の制御について説明する。なお、以下の説明でRはステップを示す。なお、図9、図10の劣化診断処理は、所定時間(例えば20msec)毎の割り込み処理によって行われる。
【0071】
まず、図9のR1において、空燃比のフィ−ドバック制御実行条件が成立しているか否かが判別される(例えばエンジン冷却水温度が所定値以上、エンジン始動後の燃料増量補正が無い等適宜設定される)。このR1の判別でYESのときは、R2において、空燃比フィ−ドバック制御が行うフィ−ドバックゾーンであるか否かが判別されるが、このフィ−ドバックゾーンは、例えば、エンジン始動領域、理論空燃比よりもリッチな空燃比とされるエンリッチゾ−ンおよび減速燃料カットゾ−ンを除いた運転領域で、部分負荷かつエンジン低・中回転域として設定される。
【0072】
R2の判別でYESのときは、R3において、パ−ジ系に開通異常、つまり前述した制御弁24の開固着あるいは大気開放弁27の閉固着が生じている異常状態発生であるか否かが、前述したようにして判定される。R4では、R3の判定結果が異常状態の発生時あるか否かが判別される。このR4の判別でNOのとき、つまりパ−ジ系に異常状態の発生がないときは、R5において、酸素センサ52、53が正常であるか否かが判別される(断線確認)。このR5の判別でYESのときは、R6において、酸素センサ52、54用のヒータが正常であるか否かが判別される。
【0073】
R6の判別でYESのときは、R7において、後述するように、EGRバルブが複数回開閉されるようなEGR系の故障診断中であるか否かが判別される。このR7の判別でNOのときは、R8において、浄化触媒53が所定の活性温度以上になっているか否かが判別される。この浄化触媒53の温度は、別途設けた温度センサにより検出することもできるが、後述するように、理論的に推定することもできる。
【0074】
R8の判別でYESのときは、R9において、燃料カット状態から燃料復帰状態へと移行した時点から所定時間(浄化触媒53が燃料カットに起因して酸素を過剰に吸蔵した状態から、過剰に吸蔵しなくなる状態に復帰するまでの時間で、例えば4〜5秒)経過したか否かが判別される。R9の判別でYESのときは、R10において、エンリッチゾ−ンから空燃比フィ−ドバックゾーンへ移行してから所定時間(浄化触媒53がエンリッチに起因してHCを過剰に吸蔵した状態から、過剰に吸蔵しなくなる状態に復帰するまでの時間で、例えば2秒)経過したか否かが判別される。
【0075】
R10の判別でYESのときは、R11以下のステップによって 浄化触媒53の劣化診断が行われる。前記R1、R2、R5、R6、R8〜R10のいずれか判別でNOのとき、あるいはR4、R7のいずれかの判別でYESのときは、それぞれ浄化触媒53の劣化診断を禁止すべきときであるとして、それぞれR1へリタ−ンされる(R1、R2、R4〜R10は、禁止手段とみることができる)。
【0076】
浄化触媒53の劣化診断を行うときは(R10の判別でYESのとき)、まずR11において、酸素センサ52の出力反転回数Aがカウントされる。次いでR12において、酸素センサ54の出力反転回数Bがカウントされる。この後R13において、出力反転回数Aが所定値となったか否か、つまり反転回数のカウント開始から所定時間経過したか否かが判別される。このR13の判別でNOのときはR11に戻り、R13の判別でYESとなったときに、R14において、反転回数比A/Bが、反転比HRとして算出される。
【0077】
R14の後は、図10のR21に移行して、図8に示すマップに照合して、排気ガス量つまり吸入空気量に応じてゾーン判定がなされるが、実施例では、大ガス量域(Z3、Z4)と、中ガス量域(Z2)と小ガス量域(Z1)との3つの領域のどれに該当するかが判定される。R21の後R22において、ガス量が小のZ1ゾーンであるか否かが判別される。なお、ガス量は、エアフロ−メ−タSA(図1参照)の出力を利用して検出することもできる。
【0078】
R22の判別でYESのときは、R23において、反転比HRが判定しきい値としての所定値未満であるか否かが判別される。このR23の判別でYESのときは、R24において、R23でのYESの判定が2回連続して行われたか否かが判別される。このR24の判別でYESのときは、浄化触媒53が劣化しているときであるとして、R25において、警報器41が作動されて劣化判定である旨が表示され、次いでR26において、浄化触媒53が劣化していることを示すべく故障コ−ドが記憶される。なお、R24では、劣化判定が3回以上(複数回)連続して判定されたことを確認するようにしてもよい(R24は、劣化判定の誤判定を防止するため)。前記R23の判別でNOのときは、そのままリタ−ンされる(正常判定なし)。
【0079】
前記R22の判別でNOのときは、R27において、ガス量が中のゾーンであるか否かが判別される。このR27の判別でYESのときは、R28において、反転比HRが、前記基準値未満であるは否かが判別される。このR28の判別でYESのときは、前記R24に移行する。また、R28の判別でNOのときは、R31において、浄化触媒53は正常であるという正常判定を行った後、劣化診断処理が終了される。
【0080】
前記R27の判別でNOのときは、R29において、ガス量が特大であるか否かが判別される。このR29の判別でNOのときは、R30において、反転比HRが前記基準値よりも大きいか否かが判別される。このR30の判別でYESのときは、R31に移行して正常判定され、劣化診断処理が終了される。R30の判別でNOのとき、およびR29の判別でYESのときはそれぞれ、そのままリタ−ンされる(劣化判定なし)。
【0081】
(5)図11〜図14の説明
図11〜図13は、V型6気筒エンジンに本発明を適用した場合を示し、前記実施例と同一構成要素には同一符合を付してその説明は省略する。先ず、図11の場合は、左右各バンク1Lと1Rとに個々独立した分岐排気通路61Lと61R、および各分岐排気通路61L、61Rとが合流した共通排気通路62とを有する。そして、共通排気通路62に、酸素センサ52、54および排気マニホールドの近傍よりも下流側に配置された浄化触媒53が接続されている。なお、空燃比フィ−ドバック制御時には、左右バンク1L、1Rへの燃料供給量が、酸素センサ52の出力を利用して共通に制御されるものとなる。
【0082】
この場合、浄化触媒53は、エンジンの6気筒分の排気ガスを流入させるもので、このエンジンの最大排気量(複数の気筒からの排気ガスが同時に浄化触媒53を通過するのであればこのトータル排気ガス量)を、1つの浄化触媒容量で除した値が小さく(所定値以下)なるので、正常判定のみ判定する領域Z3を縮小させることにより、正常と劣化との判定頻度を高めるようにすることもできる。
【0083】
図12の場合は、前記分岐排気通路61L、61Rにそれぞれ別途酸素センサ63L、63Rを配設して、空燃比フィ−ドバック制御は、酸素センサ63L、63Rを利用して、左右バンク1L、1R毎に個々独立して行うようになっている。そして、共通排気通路62に配設された酸素センサ52、54は、浄化触媒53の劣化診断専用とされている。
【0084】
図13の場合は、分岐排気通路61L、61Rにそれぞれ浄化触媒53L、53R(図1の53対応)を配設すると共に、共通排気通路62にも浄化触媒55(図1の55対応)を配設してある。そして、各分岐排気通路61L、61Rには、排気マニホールド近傍に配置される浄化触媒53L、53Rの上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサ52L、54L(図1の52、54対応)、あるいは52R、54R(図1の52、54対応)を配設してある。浄化触媒53Lの劣化診断が、酸素センサ52L、54Lを利用して行われ、浄化触媒53Rの劣化診断が、酸素センサ52R、54Rを利用して行われる。さらに、空燃比フィ−ドバック制御は、酸素センサ52L、53Rを利用して、左右バンク1L、1R毎に個々独立して行われる。
【0085】
この場合、浄化触媒55は、エンジンの6気筒分の排気ガスを流入させるもので、このエンジンの最大排気量(複数の気筒からの排気ガスが同時に浄化触媒55を通過するのであればこのトータル排気ガス量)を、1つの浄化触媒容量で除した値(比)が小さく(所定値以下)なるので、正常判定のみ判定する領域Z3を縮小させることにより正常と劣化との判定頻度を高めるようにすることもできる。一方、触媒53L、53Rはレイアウトや低温活性向上のために触媒容量が小さいため上記値(比)は大きくなるので、正常判定のみ判定する領域Z3を低回転、低負荷側に拡大したり、あるいはZ1の領域を縮小する(廃止も含む)ことにより、この場合も劣化診断をより的確に行うことができる。また、触媒53L、53Rについては、劣化診断のしきい値(A/B)を小さくして、劣化、正常判定をより的確に行うようにしてもよい。
【0086】
図14は、劣化診断する診断機能を車両外部にある外部機器71、例えば車両整備工場等に設置される外部機器71にもたせた例を示すものである。この外部機器71は、車両に搭載された制御ユニットUに接続される接続カプラ72を有して、制御ユニットUから、劣化診断に必要なデ−タが入力される(各センサからの入力信号等)。勿論、この外部機器71は、図9、図10に示すような制御ステップを行うように設定されており、この場合、外部機器71が設置された整備工場等において、車両(エンジン)が所定の運転状態となるように、自動運転にるいは手動運転される。外部機器71による劣化診断のみを行う場合は、車両に搭載される制御ユニットUには、図9、図10に示すような制御ステップを組み込むことは不要となる。
【0087】
(6)図15の説明[EGEバルブの故障診断]
図15は、EGRバルブを開閉して、EGR系の故障診断を行う手法を説明するためのものである(図9のR7対応)。この図15において、排気通路51と吸気通路2とを接続するEGR通路81に、EGRバルブ82が接続されている。EGRバルブ82よりも下流側つまり吸気通路2側のEGR通路81には、分岐通路83が接続されて、この分岐通路83には、圧力センサ84および切換弁85が接続されている。切換弁85は、圧力センサ84を、EGR通路81側または大気側に選択的に切換えるものである。
【0088】
切換弁85によって、圧力センサ84がEGR通路81に連通されている状態において、定常走行時であることを前提として、EGRバルブ82が所定時間毎に複数回(例えば5回)開閉される。このEGRバルブ82を開閉する度に、圧力センサ84によって圧力変化量が検出され、この圧力変化量の平均値を所定の判定しきい値と比較することにより、EGR系の故障判定が行われる(特に、圧力変化量が小さいときは、EGRバルブ82の固着故障が考えられる)。
【0089】
切換弁85の故障判定のため、アイドル時において、上記EGRバルブ82の故障診断に先立って、切換弁85の故障診断が行われる。すなわち、切換弁85を、EGR通路側と大気側とに切換えて、EGR通路81側に連通されたときに圧力センサ84で検出される第1圧力と、大気側に連通されたときに圧力センサ84で検出される第2圧力との偏差を、所定の判定しきい値と比較することにより、切換弁85の故障判定が行われる。上記偏差が小さすぎるときは、切換弁84が故障であると判定される。ただし、冷間時(例えば吸気温度が10度C以下のとき)には、切換弁85の故障判定を正確に行うことは難しいので、このときは切換弁85の故障判定を行わないようにするのが好ましい。
【0090】
(7)図16の説明[触媒の温度推定]
次に、図16を参照しつつ、浄化触媒53の温度を、別途専用の温度センサを用いることなく理論的に推定する手法について説明する(図9のR8対応)。まず、浄化触媒53の今回の温度が、次式に基づいて算出される。
今回温度=前回温度+Kg×Kw×(マップ値−前回温度)
上記式の計算は所定時間(例えば1秒)毎に行われ、今回得られた今回温度は、次の計算のときに前回温度として利用される。また、上記式中、Kgはガス量(吸入空気量対応)に基づく補正係数であり(Kg<1)、ガス量が多くなるほど大きい値とされる。また、Kwは、冷却水温度に基づく補正係数であり(Kw<1)、冷却水温度が高くなるほど大きい値とされる。
【0091】
上記式中のマップ値は、図16に示すように、エンジン回転数と充填量(吸入空気量をエンジン回転数で除した値)とをパラメ−タとして設定されていて、排気ガス温度の定常予測値となる。このようなマップ値は、エンジン回転数が大きいほど高い温度として、また充填量が大きいほど高い温度となるように設定されている。なお、計算の当初は、前回温度として、冷却水温度がそのまま用いられ、また式における右項『Kg×Kw×(マップ値−前回温度)』は前回温度からの温度上昇分を示すことになる。
【0092】
(8)図17の説明
図17は、浄化触媒53の劣化判定に用いる判定しきい値を、一定値として設定した場合において、正常、劣化の判定領域を示す。すなわち、図17では、ガス量と反転比A/Bをパラメ−タとして正常領域と劣化領域との2つの領域設定がされて、実際の反転比A/Bが所定の判定しきい値よりも大きい領域が正常領域とされ、判定しきい値よりも小さい領域が劣化領域として設定されている。ただし、ガス量を勘案して、劣化領域での最大ガス量は、正常領域の最大ガス量よりも小さく設定されている。
【0093】
以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むものである。
【0094】
判定しきい値(図7のTHB)を、ガス量に応じて変更するようにしてもよい。この場合、ガス量が多いときは少ないときに比して判定しきい値が小さくされる。なお、判定しきい値の変更は、段階式あるいは連続可変式に変更することができる。また、この判定しきい値の変更は、少なくとも劣化判定と正常判定との少なくとも一方を行うガス量域全てに渡って行うようにしてもよく、あるいは、正常判定と劣化判定の両方を行うガス量域(実施例ではZ2)においてのみ判定しきい値可変として、大ガス量(実施例ではZ3)および小ガス量域(実施例ではZ1)においては判定しきい値を一定値(図7のTHSあるいはTHD)のままとすることもできる。
【0095】
なお、判定しきい値の変更は、例えば図10のステップR11の直後において、ガス量に応じた判定しきい値を設定するステップを別途設ければよい(判定しきい値変更手段)。
【0096】
大ガス量域において正常判定のみを行うのは、特に、浄化触媒53の容量に比して、この浄化触媒53を通過する最大排気ガス量の比が所定値以上となる設定の場合に好ましいものとなる。また、小ガス量域において劣化判定のみを行うのは、特に、浄化触媒53の容量に比して、この浄化触媒53を通過する最大排気ガス量の比が所定値以下となる設定の場合に好ましいものとなる。
【0097】
劣化判定と正常判定とを共に行える領域をよりガス量が多い大ガス量域にまで拡大するには、浄化触媒の容量を大きくすればよく、例えば図13に示す設定において、V型エンジンの総排気量を2.5リットルとしたとき、各バンク専用の浄化触媒53L、53Rの容量はそれぞれ約0.6リットル以上、つまり浄化触媒53L、53Rを通過する最大排気ガス量(1.25リットル)の約50%程度の容量とするのが好ましい。このとき、大きな容量とされた浄化触媒53L、53Rは、エンジンル−ムに配置するのが難しい場合には車室床面の下方に配置すればよい。このような設定とすれば、図7、図8の特大ガス量域Z4においても、正常判定を確実に行えるようにすることができる。
【0098】
なお、浄化触媒の容量を小さくする方向へ変更することは、正常と劣化の判定を共に行うZ2の領域をZ1側へより拡大できるという点では有利であるが、排気ガス浄化を十分行うという観点からは採用しがたいものとなる。
【0099】
複数のガス量域設定としては、2つの領域設定とすることもできる。すなわち、正常判定と劣化判定とを共に行う基準ガス量域Z2を含むことを前提に、残る1つのガス量域を、正常判定のみを行う大ガス量域のみとするか、あるいは劣化判定のみを行う小ガス量域のみとすることもできる。大ガス量域を選択するか小ガス量域を選択するかは、上述したように、浄化触媒の容量とこれを通過する最大排気ガス量(空燃比フィ−ドバック制御が実行される運転域の中での最大排気ガス量)とを勘案して選択すればよい。
【0100】
正常判定のみを行って劣化判定を行わないようにする態様として、判定結果を外部へ出力して表示手段に表示する場合は、劣化判定そのものは内部処理によって行う一方、この判定された結果を表示手段には表示しないことによって達成することもできる(例えば図9のR13でのYESまでの処理を行うが、R15以降の処理は行わない)。このことは、劣化判定のみを行って正常判定を行わない場合についても同様である。
【0101】
フロ−チャ−トに示される各ステップは、その機能に手段の名称を付して説明することができ、この機能の上位概念とされるものをも暗黙的に含むものである。本発明の目的は、明示されたものに限らず、発明の効果に記載された内容や、実質的に好ましいあるいは利点とされた内容に対応したものを提供することをも暗黙的に含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す全体系統図。
【図2】パ−ジ経路に接続された制御弁の一例を示す断面図。
【図3】本発明に用いる制御系統の一例を示す図。
【図4】パ−ジ系路のリ−ク判定および制御弁と大気開放弁との故障判定を説明するためのタイムチャ−ト。
【図5】酸素センサの出力反転の様子を示す図。
【図6】酸素センサの出力反転にヒステリシスを設定した例を示す図。
【図7】ガス量に応じた出力反転回数比と浄化率との関係を示す図。
【図8】ガス量に応じた領域設定例を示す図。
【図9】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図10】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図11】排気系の変形例を示す図。
【図12】排気系の変形例を示す図。
【図13】排気系の変形例を示す図。
【図14】車両外部にある外部機器によって劣化診断を行う例を示す簡略側面図。
【図15】EGR系路の要部を示すもので、EGR系の故障診断の手法を説明するための図。
【図16】浄化触媒の温度を推定するときに用いるマップ。
【図17】判定しきい値を一定値としたときの浄化触媒の劣化領域と正常領域との設定例を示す図。
【図18】空燃比フィ−ドバック制御の一例を示すフロ−チャ−ト。
【符号の説明】
1:エンジン本体
2:吸気通路
6:燃料噴射弁
41:警報器
51:排気通路
52:酸素センサ
52L、54L:酸素センサ
53:浄化触媒
53L、53R:浄化触媒
54:酸素センサ
54L、54R:酸素センサ
61L、61R:分岐排気通路
81:EGR通路
82:EGRバルブ
84:圧力センサ
85:切換弁
U:制御ユニット
Claims (24)
- エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域では浄化触媒の正常の判定のみを行う、
ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - 請求項1において、
前記大ガス量域よりもさらにガス量が多くなる特大ガス量域では、浄化触媒の正常と劣化の判定を共に行わない、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - 請求項1において、
前記判定しきい値が、ガス量に関係なく一定値とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - 請求項1において、
前記判定しきい値が、ガス量に応じて可変とされる、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - 請求項2において、
浄化触媒として、上流側浄化触媒と、該上流側浄化触媒の下流側に配設された下流側浄化触媒とを有し、
前記上流側浄化触媒についてのみ劣化検出が行われる、
ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以上とされ、
浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行うガス量域の他に、正常判定のみを行うガス量域が設定されている、
ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - 請求項6において、
前記判定しきい値がガス量に応じて可変とされる、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - 請求項6において、
前記判定しきい値が一定値とされる、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う、
ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出方法において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以下とされ、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域では浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う一方、該基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う、
ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が、所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域において、浄化触媒の正常の判定のみを行う大ガス量域用判定手段と、
を備えていることを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。 - エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以上として設定され、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が、所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が多い大ガス量域において、浄化触媒の正常の判定のみを行う大ガス量域用判定手段と、
を備えていることを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。 - エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量を検出するガス量検出手段と、
検出されたガス量が所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域において、浄化触媒の劣化の判定のみを行う小ガス量域用判定手段と、
を備えていることを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。 - エンジンの排気通路に排気ガス浄化触媒が接続されると共に浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサが接続されて、両酸素センサの出力反転周期の比に関する検出値を所定の判定しきい値と比較することにより浄化触媒が劣化しているか否かの劣化診断を行うようにしたエンジンの触媒劣化検出装置において、
浄化触媒の容量に対する浄化触媒を流れる最大排気ガス量の比が所定値以下とされ、
浄化触媒を流れる排気ガス量に関連したガス量が所定ガス量となる基準ガス量域において、浄化触媒の正常と劣化との両方の判定を行う基準ガス量域用判定手段と、
前記基準ガス量域よりもガス量が少ない小ガス量域では浄化触媒の劣化の判定のみを行う小ガス量域用判定手段と、
を備えていることを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。 - 請求項1において、
浄化触媒が正常判定された後、浄化触媒の劣化診断処理が終了される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - 請求項6において、
劣化診断が行われる浄化触媒が、排気マニホールドに配置される浄化触媒とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - 請求項10において、
劣化診断が行われる浄化触媒が、排気マニホールドに配置される浄化触媒とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。 - 請求項11において、
浄化触媒が正常判定された後、浄化触媒の劣化診断処理が終了される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。 - 請求項12において、
劣化診断が行われる浄化触媒が、排気マニホールドに配置される浄化触媒とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。 - 請求項14において、
劣化診断が行われる浄化触媒が、排気マニホールドに配置される浄化触媒とされている、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出装置。 - 請求項1ないし請求項20のいずれか1項において、
空燃比が理論空燃比よりも小さくされるエンリッチゾ−ンから、酸素センサの出力を用いた空燃比フィ−ドバック制御が行われるフィ−ドバックゾ−ンへ移行してから所定時間経過していないときに、浄化触媒が劣化しているか否かの判定が禁止される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置。 - 請求項1ないし請求項20のいずれか1項において、
EGRバルブを開閉してEGR系路の故障診断が行われるときには、浄化触媒が劣化しているか否かの判定が禁止される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置。 - 請求項1ないし請求項20のいずれか1項において、
燃料カットが行われる燃料カットゾーンから、酸素センサの出力を用いた空燃比フィ−ドバック制御が行われるフィ−ドバックゾ−ンへ移行してから所定時間経過していないときに、浄化触媒が劣化しているか否かの判定が禁止される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置。 - 請求項1ないし請求項20のいずれか1項において、
浄化触媒が活性温度以下のときには、浄化触媒が劣化しているか否かの判定が禁止される、ことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法およびその装置。
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