JP3151368B2 - 内燃機関用排気ガス浄化装置の診断装置 - Google Patents
内燃機関用排気ガス浄化装置の診断装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直列に配置された複数
の触媒コンバータを使用した内燃機関の排気ガス浄化装
置の診断装置、特に、前記複数の触媒コンバータの上下
流に複数の空燃比センサを備えてその出力信号に基づい
て診断する内燃機関用排気ガス浄化装置の診断装置に関
する。
の触媒コンバータを使用した内燃機関の排気ガス浄化装
置の診断装置、特に、前記複数の触媒コンバータの上下
流に複数の空燃比センサを備えてその出力信号に基づい
て診断する内燃機関用排気ガス浄化装置の診断装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の燃焼排気ガスを浄化する装置
は、一般に、触媒コンバータと空燃比フィードバック制
御装置とで構成されている。触媒コンバータは、排気ガ
ス中に含まれる有害成分、特に、ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯを
除去するため排気管部に設置されるものであり、空燃比
フィードバック制御装置は、触媒コンバータの機能を充
分に発揮させるためには空燃比を一定に保つ必要がある
ことから、排気管部の触媒コンバータの上流に空燃比セ
ンサもしくは酸素センサを設置して空燃比を求め、該空
燃比に基づいて燃料供給量を制御するものである。
は、一般に、触媒コンバータと空燃比フィードバック制
御装置とで構成されている。触媒コンバータは、排気ガ
ス中に含まれる有害成分、特に、ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯを
除去するため排気管部に設置されるものであり、空燃比
フィードバック制御装置は、触媒コンバータの機能を充
分に発揮させるためには空燃比を一定に保つ必要がある
ことから、排気管部の触媒コンバータの上流に空燃比セ
ンサもしくは酸素センサを設置して空燃比を求め、該空
燃比に基づいて燃料供給量を制御するものである。
【０００３】ところで、前記触媒コンバータに用いられ
ている三元触媒は、例えば、有鉛ガソリンを燃料として
内燃機関に注油すること等によって、前記触媒コンバー
タの触媒部分に不純物が付着する等して、経年変化に応
じて設定された使用期間内であっても性能劣化を生じる
という問題があった。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、内燃機関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、この排気センサを用いた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、前記触媒コンバータ
の触媒作用の劣化を判定するようにしたものが提案され
ている。この提案のものは、触媒作用の劣化時に、酸素
吸蔵能力の低下によって触媒の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
媒の劣化を判定するものである。
ている三元触媒は、例えば、有鉛ガソリンを燃料として
内燃機関に注油すること等によって、前記触媒コンバー
タの触媒部分に不純物が付着する等して、経年変化に応
じて設定された使用期間内であっても性能劣化を生じる
という問題があった。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、内燃機関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、この排気センサを用いた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、前記触媒コンバータ
の触媒作用の劣化を判定するようにしたものが提案され
ている。この提案のものは、触媒作用の劣化時に、酸素
吸蔵能力の低下によって触媒の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
媒の劣化を判定するものである。
【０００４】また、直列に配置された複数の触媒の診断
に関する従来技術としては、特開平５−２６０３２号公
報を挙げることができる。この従来技術においては、排
気系における上流及び下流の触媒コンバータの中間部
に、第２の排気センサを設置し、更に、下流の触媒の下
流側に第３の排気センサを設置したシステムであって、
該システムにおける第１排気センサに基づく空燃比フィ
ードバック制御下において、第２排気センサの反転回数
によって上流の触媒の劣化判定を行うようにしたもので
ある。更に、前記第２排気センサに基づいて空燃比フィ
ードバック制御を行い、第３排気センサの反転回数によ
って下流の触媒の劣化判定を行うようにしたものであ
る。
に関する従来技術としては、特開平５−２６０３２号公
報を挙げることができる。この従来技術においては、排
気系における上流及び下流の触媒コンバータの中間部
に、第２の排気センサを設置し、更に、下流の触媒の下
流側に第３の排気センサを設置したシステムであって、
該システムにおける第１排気センサに基づく空燃比フィ
ードバック制御下において、第２排気センサの反転回数
によって上流の触媒の劣化判定を行うようにしたもので
ある。更に、前記第２排気センサに基づいて空燃比フィ
ードバック制御を行い、第３排気センサの反転回数によ
って下流の触媒の劣化判定を行うようにしたものであ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる前記
した従来の排気経路に複数の触媒コンバータを設置した
ものにおいては、下流側の触媒コンバータの下流に排気
センサを設置し、その出力変動に基づいて触媒の劣化を
判定する構成とすると次のような問題点が生じる。即
ち、上流側及び下流側の触媒コンバータに作用する燃焼
排気ガスの雰囲気がそれぞれ異なるために各触媒コンバ
ータの劣化の程度も異なることとなって信頼性を保ち難
いとの問題がある。
した従来の排気経路に複数の触媒コンバータを設置した
ものにおいては、下流側の触媒コンバータの下流に排気
センサを設置し、その出力変動に基づいて触媒の劣化を
判定する構成とすると次のような問題点が生じる。即
ち、上流側及び下流側の触媒コンバータに作用する燃焼
排気ガスの雰囲気がそれぞれ異なるために各触媒コンバ
ータの劣化の程度も異なることとなって信頼性を保ち難
いとの問題がある。
【０００６】これに対しては、排気経路における上流お
よび下流側の触媒コンバータの中間部に、上流側触媒の
劣化判定用の排気センサを設置することが考えられる
が、触媒コンバータが単独の場合に比べて上流および下
流側の触媒コンバータで排気ガス中の酸素が多量に吸着
されることになるため、上流の触媒コンバータの上流の
排気センサに基づいて空燃比フィードバック制御する場
合には、下流側の触媒コンバータの下流における燃焼排
気ガス中の酸素分圧が極めて変動しにくく、このため触
媒能力が極めて劣化した場合でないと下流側の触媒コン
バータの下流の排気センサの出力に変化が現れず、特
に、この下流の触媒コンバータの劣化判定の精度が低下
することになるという問題が生じる。
よび下流側の触媒コンバータの中間部に、上流側触媒の
劣化判定用の排気センサを設置することが考えられる
が、触媒コンバータが単独の場合に比べて上流および下
流側の触媒コンバータで排気ガス中の酸素が多量に吸着
されることになるため、上流の触媒コンバータの上流の
排気センサに基づいて空燃比フィードバック制御する場
合には、下流側の触媒コンバータの下流における燃焼排
気ガス中の酸素分圧が極めて変動しにくく、このため触
媒能力が極めて劣化した場合でないと下流側の触媒コン
バータの下流の排気センサの出力に変化が現れず、特
に、この下流の触媒コンバータの劣化判定の精度が低下
することになるという問題が生じる。
【０００７】前記の従来技術は、上下流の触媒の中間部
に設置された排気センサに基づいて空燃比フィードバッ
クを行うことによってこのような問題を解決しょうとし
ているが、触媒の劣化の診断のために、エンジン制御パ
ラメータ等を強制的に変えることとなるので、排気への
影響等のような新たな問題が生じることを考えなければ
ならないこととなる。
に設置された排気センサに基づいて空燃比フィードバッ
クを行うことによってこのような問題を解決しょうとし
ているが、触媒の劣化の診断のために、エンジン制御パ
ラメータ等を強制的に変えることとなるので、排気への
影響等のような新たな問題が生じることを考えなければ
ならないこととなる。
【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、特に、複数の触媒を有す
る内燃機関の排気ガス浄化装置において、各触媒の前後
に空燃比センサを設置し、各々の触媒の前後の空燃比セ
ンサの出力信号の相関関係を調べることによって各々の
触媒診断を行い、かつ、該各々の診断を異なる運転領域
領域において実施することによって、各触媒を個別的に
診断できるシステムを提供することである。
たものであって、その目的は、特に、複数の触媒を有す
る内燃機関の排気ガス浄化装置において、各触媒の前後
に空燃比センサを設置し、各々の触媒の前後の空燃比セ
ンサの出力信号の相関関係を調べることによって各々の
触媒診断を行い、かつ、該各々の診断を異なる運転領域
領域において実施することによって、各触媒を個別的に
診断できるシステムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明の係る内燃機関用排気浄化装置の診断装置
は、基本的には、内燃機関が、排気経路に設けた複数の
排気ガス浄化用触媒と、該排気経路の上流側触媒の上流
に設置した第１空燃比センサと、該上流側触媒と前記排
気通路の下流側触媒との間に設置した第２空燃比センサ
と、該下流側触媒の下流に設置した第３空燃比センサ
と、内燃機関の運転状態を検出する手段と排気ガス中の
空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を調整する空燃
比制御手段とを有する制御装置とを備え、前記上流側触
媒の診断を前記第１空燃比センサと前記第２空燃比セン
サの出力信号に基づいて行う診断手段と、前記上流側触
媒と前記下流側触媒を合わせた全触媒装置の診断を前記
第１空燃比センサと前記第３空燃比センサの出力信号に
基づいて行う診断手段と、前記上流側触媒の診断情報と
前記全触媒装置の診断情報とに基づいて前記下流側触媒
の診断を行う手段と、を有することを特徴としている。
く、本発明の係る内燃機関用排気浄化装置の診断装置
は、基本的には、内燃機関が、排気経路に設けた複数の
排気ガス浄化用触媒と、該排気経路の上流側触媒の上流
に設置した第１空燃比センサと、該上流側触媒と前記排
気通路の下流側触媒との間に設置した第２空燃比センサ
と、該下流側触媒の下流に設置した第３空燃比センサ
と、内燃機関の運転状態を検出する手段と排気ガス中の
空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を調整する空燃
比制御手段とを有する制御装置とを備え、前記上流側触
媒の診断を前記第１空燃比センサと前記第２空燃比セン
サの出力信号に基づいて行う診断手段と、前記上流側触
媒と前記下流側触媒を合わせた全触媒装置の診断を前記
第１空燃比センサと前記第３空燃比センサの出力信号に
基づいて行う診断手段と、前記上流側触媒の診断情報と
前記全触媒装置の診断情報とに基づいて前記下流側触媒
の診断を行う手段と、を有することを特徴としている。
【００１０】更に、排気経路の上流側触媒を診断する内
燃機関運転領域と全触媒装置を診断する内燃機関運転領
域とを異なる領域とし、排気経路の上流側触媒の診断時
の運転領域より高負荷の運転領域において全触媒装置の
診断を行なうことを特徴とする。更にまた、排気経路の
上流側触媒と排気経路の下流側触媒の浄化能力の差が所
定値以上である場合には第１空燃比センサと第３空燃比
センサの出力信号、第２空燃比センサと第３空燃比セン
サの出力信号との両者、あるいは、一方の出力状態に基
づいて該下流側触媒の診断を行なうことを特徴とする。
燃機関運転領域と全触媒装置を診断する内燃機関運転領
域とを異なる領域とし、排気経路の上流側触媒の診断時
の運転領域より高負荷の運転領域において全触媒装置の
診断を行なうことを特徴とする。更にまた、排気経路の
上流側触媒と排気経路の下流側触媒の浄化能力の差が所
定値以上である場合には第１空燃比センサと第３空燃比
センサの出力信号、第２空燃比センサと第３空燃比セン
サの出力信号との両者、あるいは、一方の出力状態に基
づいて該下流側触媒の診断を行なうことを特徴とする。
【００１１】
【作用】前記の如く構成された本発明に係る内燃機関の
排気ガス浄化装置の診断装置の触媒診断方式は、触媒前
後の空燃比センサの出力信号の相関関係を求める相関法
を利用して行い、上流側触媒もしくは下流側触媒が劣化
していなければ、触媒の酸化・還元作用により触媒装置
の下流では、空燃比の動きは小さくなり、下流側の空燃
比センサの検出信号の動きも小さくなる一方、触媒装置
が劣化してくると、下流の空燃比の動きが上流の動きに
近づいてくる。このような触媒装置の前後における空燃
比の動きの類似性に着目して触媒劣化を診断する。
排気ガス浄化装置の診断装置の触媒診断方式は、触媒前
後の空燃比センサの出力信号の相関関係を求める相関法
を利用して行い、上流側触媒もしくは下流側触媒が劣化
していなければ、触媒の酸化・還元作用により触媒装置
の下流では、空燃比の動きは小さくなり、下流側の空燃
比センサの検出信号の動きも小さくなる一方、触媒装置
が劣化してくると、下流の空燃比の動きが上流の動きに
近づいてくる。このような触媒装置の前後における空燃
比の動きの類似性に着目して触媒劣化を診断する。
【００１２】触媒装置の前後の空燃比の類似性を示す値
として、触媒装置の前後の空燃比センサの検出信号の相
互相関関数を求める。触媒装置の前後における空燃比の
動きの類似性、つまり、触媒装置の前後の空燃比センサ
の出力信号の類似性が高ければ相関関数が大きな値を示
し、類似性が低ければ相関関数は小さな値を示す。相関
法に基づく相関関数演算によって、第１空燃比センサと
第２空燃比センサの出力信号の相関関数値を計算し、上
流側触媒の劣化診断を行なう。また、相関関数演算手段
によって第１空燃比センサと第３空燃比センサの相関関
数値を計算し、上流側触媒と下流側触媒を合わせた全触
媒装置の劣化診断を行なう。
として、触媒装置の前後の空燃比センサの検出信号の相
互相関関数を求める。触媒装置の前後における空燃比の
動きの類似性、つまり、触媒装置の前後の空燃比センサ
の出力信号の類似性が高ければ相関関数が大きな値を示
し、類似性が低ければ相関関数は小さな値を示す。相関
法に基づく相関関数演算によって、第１空燃比センサと
第２空燃比センサの出力信号の相関関数値を計算し、上
流側触媒の劣化診断を行なう。また、相関関数演算手段
によって第１空燃比センサと第３空燃比センサの相関関
数値を計算し、上流側触媒と下流側触媒を合わせた全触
媒装置の劣化診断を行なう。
【００１３】それぞれの相関関数の演算は、内燃機関の
運転状態が触媒診断領域の判定によって触媒診断領域に
入っているときから行う。更に、本発明に係る内燃機関
排気ガス浄化装置の診断装置は、上流側触媒をバイパス
するバイパス通路および排気ガスの流れを上流側触媒と
バイパス通路側との間に切り換えるバイパス弁とを設
け、かつ、バイパス通路の出口の上流あるいは下流側に
第２空燃比センサを設置することによって、下流側触媒
の診断における診断の信頼性低下に関する問題が解決で
き、上流側および下流側の触媒の個別診断が可能とな
る。
運転状態が触媒診断領域の判定によって触媒診断領域に
入っているときから行う。更に、本発明に係る内燃機関
排気ガス浄化装置の診断装置は、上流側触媒をバイパス
するバイパス通路および排気ガスの流れを上流側触媒と
バイパス通路側との間に切り換えるバイパス弁とを設
け、かつ、バイパス通路の出口の上流あるいは下流側に
第２空燃比センサを設置することによって、下流側触媒
の診断における診断の信頼性低下に関する問題が解決で
き、上流側および下流側の触媒の個別診断が可能とな
る。
【００１４】
【実施例】以下に添付の図を参照して本発明の一実施例
を説明する。図１は、本発明の内燃機関の排気ガス浄化
装置の診断装置の基本構成図である。本実施例のシステ
ムでは、図示されていないエアクリナー及びスロットル
バルブを通過し、スロットル角を検出するスロットルセ
ンサ２部を通過する吸入空気量は、エアフローセンサ１
によって計測される。内燃機関の制御装置３は、前記エ
アフローセンサ１の計測値や図示していない回転センサ
等によって適切な燃料噴射量を計算し、該計算結果に基
づきインジェクタ４によって燃料を噴射するべく内燃機
関を制御する。
を説明する。図１は、本発明の内燃機関の排気ガス浄化
装置の診断装置の基本構成図である。本実施例のシステ
ムでは、図示されていないエアクリナー及びスロットル
バルブを通過し、スロットル角を検出するスロットルセ
ンサ２部を通過する吸入空気量は、エアフローセンサ１
によって計測される。内燃機関の制御装置３は、前記エ
アフローセンサ１の計測値や図示していない回転センサ
等によって適切な燃料噴射量を計算し、該計算結果に基
づきインジェクタ４によって燃料を噴射するべく内燃機
関を制御する。
【００１５】このように計測され、計算されて得られた
空気と燃料の混合気は、インテークマニホルド５を通過
して内燃機関Ｅの燃焼室内に取り入れられ、内燃機関Ｅ
の圧縮、爆発、膨張行程が行われた後に排気される。そ
の排気ガス中の酸素濃度を知るために第１空燃比センサ
６をエキゾーストマニホルド５’中、もしくは、エキゾ
ーストマニホルド５’の直後に取付け、前記第１空燃比
センサ６の検出信号に基づき前記インジェクタ４からの
燃料噴射量の補正を行う。本実施例のシステムでは、燃
焼排気ガスの浄化手段として直列に配置された上流側触
媒９と下流側触媒１０が設けられ、触媒装置を構成す
る。
空気と燃料の混合気は、インテークマニホルド５を通過
して内燃機関Ｅの燃焼室内に取り入れられ、内燃機関Ｅ
の圧縮、爆発、膨張行程が行われた後に排気される。そ
の排気ガス中の酸素濃度を知るために第１空燃比センサ
６をエキゾーストマニホルド５’中、もしくは、エキゾ
ーストマニホルド５’の直後に取付け、前記第１空燃比
センサ６の検出信号に基づき前記インジェクタ４からの
燃料噴射量の補正を行う。本実施例のシステムでは、燃
焼排気ガスの浄化手段として直列に配置された上流側触
媒９と下流側触媒１０が設けられ、触媒装置を構成す
る。
【００１６】更に、上流側触媒９の下流側に第２空燃比
センサ７、下流側触媒１０の下流側に第３空燃比センサ
８を設置する。本実施例では、空燃比センサとして酸素
センサを用いているが、他の空燃比センサでも構わな
い。本実施例のシステムの触媒診断部１１の各々の部分
について説明する。触媒診断領域判定手段１２には、内
燃機関の運転状態を示す信号が入力され、該運転状態が
触媒診断に適した領域であるか否かを判定する。
センサ７、下流側触媒１０の下流側に第３空燃比センサ
８を設置する。本実施例では、空燃比センサとして酸素
センサを用いているが、他の空燃比センサでも構わな
い。本実施例のシステムの触媒診断部１１の各々の部分
について説明する。触媒診断領域判定手段１２には、内
燃機関の運転状態を示す信号が入力され、該運転状態が
触媒診断に適した領域であるか否かを判定する。
【００１７】本実施例における触媒装置の触媒診断は、
触媒前後の空燃比センサの出力信号の相関関係を求める
相関法を利用している。即ち、上流側触媒９もしくは下
流側触媒１０が劣化していなければ、触媒の酸化・還元
作用により触媒装置の下流では、空燃比の動きは小さく
なり、下流側の空燃比センサ８の検出信号の動きも小さ
くなる。一方、触媒装置が劣化してくると、下流の空燃
比の動きが上流の動きに近づいてくる。このような触媒
装置の前後における空燃比の動きの類似性に着目して触
媒劣化を診断する。
触媒前後の空燃比センサの出力信号の相関関係を求める
相関法を利用している。即ち、上流側触媒９もしくは下
流側触媒１０が劣化していなければ、触媒の酸化・還元
作用により触媒装置の下流では、空燃比の動きは小さく
なり、下流側の空燃比センサ８の検出信号の動きも小さ
くなる。一方、触媒装置が劣化してくると、下流の空燃
比の動きが上流の動きに近づいてくる。このような触媒
装置の前後における空燃比の動きの類似性に着目して触
媒劣化を診断する。
【００１８】触媒装置の前後の空燃比の類似性を示す値
として、触媒装置の前後の空燃比センサの検出信号の相
互相関関数を求める。触媒装置の前後における空燃比の
動きの類似性、つまり、触媒装置の前後の空燃比センサ
の出力信号の類似性が高ければ相関関数が大きな値を示
し、類似性が低ければ相関関数は小さな値を示す。な
お、触媒装置の前後の空燃比の動きの類似性を示す値で
あれば、相互相関関数以外の値であっても、劣化度を示
す値として利用できる。
として、触媒装置の前後の空燃比センサの検出信号の相
互相関関数を求める。触媒装置の前後における空燃比の
動きの類似性、つまり、触媒装置の前後の空燃比センサ
の出力信号の類似性が高ければ相関関数が大きな値を示
し、類似性が低ければ相関関数は小さな値を示す。な
お、触媒装置の前後の空燃比の動きの類似性を示す値で
あれば、相互相関関数以外の値であっても、劣化度を示
す値として利用できる。
【００１９】相関法に基づく相関関数演算手段１３によ
って、第１空燃比センサ６と第２空燃比センサ７の出力
信号の相関関数値を計算し、上流側触媒９の劣化診断を
行なう。また、相関関数演算手段１４によって第１空燃
比センサ６と第３空燃比センサ８の相関関数値を計算
し、上流側触媒９と下流側触媒１０を合わせた全触媒装
置の劣化診断を行なう。
って、第１空燃比センサ６と第２空燃比センサ７の出力
信号の相関関数値を計算し、上流側触媒９の劣化診断を
行なう。また、相関関数演算手段１４によって第１空燃
比センサ６と第３空燃比センサ８の相関関数値を計算
し、上流側触媒９と下流側触媒１０を合わせた全触媒装
置の劣化診断を行なう。
【００２０】それぞれの相関関数の演算は、内燃機関の
運転状態が触媒診断領域判定手段１２によって触媒診断
領域に入っていると判定されてから行われる。診断を行
う条件としては、少なくとも内燃機関の回転数、負荷、
吸入空気量、空燃比フィードバック条件、触媒温度等の
条件が含まれる。また、図１には図示されていないが、
前記相関関数演算手段１３と前記相関関数演算手段１４
は、少なくとも空燃比センサ６、７、８の出力信号のサ
ンプリング手段と空燃比センサ６、７、８の出力信号の
信号処理手段とを備える。
運転状態が触媒診断領域判定手段１２によって触媒診断
領域に入っていると判定されてから行われる。診断を行
う条件としては、少なくとも内燃機関の回転数、負荷、
吸入空気量、空燃比フィードバック条件、触媒温度等の
条件が含まれる。また、図１には図示されていないが、
前記相関関数演算手段１３と前記相関関数演算手段１４
は、少なくとも空燃比センサ６、７、８の出力信号のサ
ンプリング手段と空燃比センサ６、７、８の出力信号の
信号処理手段とを備える。
【００２１】更に、下流側触媒診断手段１５において、
上流側触媒９の診断結果と全触媒装置の診断結果に基づ
いて下流側触媒１０の劣化度を推定する。下流側触媒１
０の劣化度の推定方法としては、上流側触媒９の診断結
果と全触媒装置１０の診断結果を格子軸とする下流側触
媒１０の劣化度のマップから検索される値に基づいて行
う。
上流側触媒９の診断結果と全触媒装置の診断結果に基づ
いて下流側触媒１０の劣化度を推定する。下流側触媒１
０の劣化度の推定方法としては、上流側触媒９の診断結
果と全触媒装置１０の診断結果を格子軸とする下流側触
媒１０の劣化度のマップから検索される値に基づいて行
う。
【００２２】計算された各々の相関関数値を劣化判定手
段１６に入力し、予め定められた触媒別の劣化判定レベ
ルと比較し、判定レベルを越えた場合には触媒の劣化と
判断する。劣化判定手段１６には、診断時の運転状態を
入力し、運転状態による判定結果の補正も行なう。更
に、判定の結果を記憶し、触媒装置が劣化していると判
定された場合は、例えば表示ランプを点灯することによ
り、運転者に触媒の故障を知らせる。
段１６に入力し、予め定められた触媒別の劣化判定レベ
ルと比較し、判定レベルを越えた場合には触媒の劣化と
判断する。劣化判定手段１６には、診断時の運転状態を
入力し、運転状態による判定結果の補正も行なう。更
に、判定の結果を記憶し、触媒装置が劣化していると判
定された場合は、例えば表示ランプを点灯することによ
り、運転者に触媒の故障を知らせる。
【００２３】本実施例における診断システムの特徴とす
るところは、それぞれの相関関数演算を同時に行わず
に、異なった運転領域において行うということである。
例えば、上流側触媒９の診断をある程度低負荷の運転領
域下で行い、全触媒装置の診断を高負荷の運転領域下で
行うことである。このような異なった運転領域で診断を
行うことによって、各々の触媒に最適な診断条件を与え
ることができる。
るところは、それぞれの相関関数演算を同時に行わず
に、異なった運転領域において行うということである。
例えば、上流側触媒９の診断をある程度低負荷の運転領
域下で行い、全触媒装置の診断を高負荷の運転領域下で
行うことである。このような異なった運転領域で診断を
行うことによって、各々の触媒に最適な診断条件を与え
ることができる。
【００２４】図２は、本実施例における診断システムの
制御フローチャートであり、以下、図２に沿って説明す
る。内燃機関が始動されると、制御装置３が作動して制
御が開始され、プログラムがスタートすると、初めにス
テップＳ２０１で、上流側触媒９の診断のための運転領
域が成立しているか否かを判断し、成立しているなら
ば、ステップＳ２０２に進み、該ステップＳ２０２で第
１空燃比センサ６と第２空燃比センサ７の出力信号に基
づいて相関関数演算手段１３で相関関数計算を行う。
制御フローチャートであり、以下、図２に沿って説明す
る。内燃機関が始動されると、制御装置３が作動して制
御が開始され、プログラムがスタートすると、初めにス
テップＳ２０１で、上流側触媒９の診断のための運転領
域が成立しているか否かを判断し、成立しているなら
ば、ステップＳ２０２に進み、該ステップＳ２０２で第
１空燃比センサ６と第２空燃比センサ７の出力信号に基
づいて相関関数演算手段１３で相関関数計算を行う。
【００２５】ステップＳ２０１が成立していないなら
ば、ステップＳ２０３へ進み、全触媒システム診断のた
めの運転領域が成立しているか否かを触媒関数演算手段
１２で判断する。運転領域が成立しいている場合はステ
ップＳ２０４に進み、第１空燃比センサ６と第３空燃比
センサ８の出力信号に基づいて相関関数演算手段１４で
相関関数計算を行う。
ば、ステップＳ２０３へ進み、全触媒システム診断のた
めの運転領域が成立しているか否かを触媒関数演算手段
１２で判断する。運転領域が成立しいている場合はステ
ップＳ２０４に進み、第１空燃比センサ６と第３空燃比
センサ８の出力信号に基づいて相関関数演算手段１４で
相関関数計算を行う。
【００２６】ステップＳ２０３で全触媒装置の診断の運
転領域が成立しない場合には、ステップＳ２１０のリタ
ーンからスタートに戻り、プログラムを再スタートさせ
る。前記の上流側触媒９の診断と全触媒装置の診断が終
了した時、更に、ステップＳ２０５に進み、上流側触媒
９の診断と全触媒装置の診断との各々の診断結果を入力
し、上流側触媒の診断結果と全触媒装置の診断結果を格
子軸としたデータマップから下流側の触媒の劣化度を推
定する。
転領域が成立しない場合には、ステップＳ２１０のリタ
ーンからスタートに戻り、プログラムを再スタートさせ
る。前記の上流側触媒９の診断と全触媒装置の診断が終
了した時、更に、ステップＳ２０５に進み、上流側触媒
９の診断と全触媒装置の診断との各々の診断結果を入力
し、上流側触媒の診断結果と全触媒装置の診断結果を格
子軸としたデータマップから下流側の触媒の劣化度を推
定する。
【００２７】更に、ステップＳ２０６に進み、該ステッ
プＳ２０６では、前記の三つの各々の診断結果及び下流
側触媒劣化度推定値を記憶してステップＳ２０７に進
む。ステップＳ２０７では、上流側触媒９の診断結果、
全触媒装置の診断結果、及び、下流側触媒劣化度推定値
をそれぞれに対応する予め定められた劣化判定レベルと
比較する。前記の何れかの触媒の診断結果が判定レベル
を越えた時、ステップＳ２０８で、その触媒が劣化して
いると判定し、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２
０９では、触媒が劣化していることを運転者に知らせ
る。
プＳ２０６では、前記の三つの各々の診断結果及び下流
側触媒劣化度推定値を記憶してステップＳ２０７に進
む。ステップＳ２０７では、上流側触媒９の診断結果、
全触媒装置の診断結果、及び、下流側触媒劣化度推定値
をそれぞれに対応する予め定められた劣化判定レベルと
比較する。前記の何れかの触媒の診断結果が判定レベル
を越えた時、ステップＳ２０８で、その触媒が劣化して
いると判定し、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２
０９では、触媒が劣化していることを運転者に知らせ
る。
【００２８】ステップＳ２０７でいずれの触媒の診断結
果も判定レベルを越えない場合は、ステップＳ２１０の
リターンからスタートに戻り、プログラムを再スタート
させる。図３に示す診断システムは、上流側触媒９と下
流側触媒１０の間に浄化能力の差がある場合（例えば、
下流側触媒１０が上流側触媒より大きい場合）の例であ
り、該診断システムでは、下流側触媒の診断方法とし
て、第１空燃比センサ６と第３空燃比センサ８の出力信
号の相関関係、もしくは、第２空燃比センサ７と第３空
燃比センサ８の出力信号の相関関係による診断が可能で
ある。この診断システムにおいても、図１に示した診断
システムの診断方法が適用できる。但し、この診断シス
テムにおいては、下流側触媒１０の診断が直接できるた
めに下流側触媒診断手段１５は必要なく、下流側触媒１
０の劣化度推定マップが不要となる。もし、全触媒装置
の劣化状態も知る必要がある場合には、上流側触媒９と
下流側触媒１０の各々の診断結果から推定してもよい。
例えば、上流側触媒９の診断結果と下流側触媒１０の診
断結果を格子軸とした全触媒装置の劣化状態マップを設
けることによって推定する。
果も判定レベルを越えない場合は、ステップＳ２１０の
リターンからスタートに戻り、プログラムを再スタート
させる。図３に示す診断システムは、上流側触媒９と下
流側触媒１０の間に浄化能力の差がある場合（例えば、
下流側触媒１０が上流側触媒より大きい場合）の例であ
り、該診断システムでは、下流側触媒の診断方法とし
て、第１空燃比センサ６と第３空燃比センサ８の出力信
号の相関関係、もしくは、第２空燃比センサ７と第３空
燃比センサ８の出力信号の相関関係による診断が可能で
ある。この診断システムにおいても、図１に示した診断
システムの診断方法が適用できる。但し、この診断シス
テムにおいては、下流側触媒１０の診断が直接できるた
めに下流側触媒診断手段１５は必要なく、下流側触媒１
０の劣化度推定マップが不要となる。もし、全触媒装置
の劣化状態も知る必要がある場合には、上流側触媒９と
下流側触媒１０の各々の診断結果から推定してもよい。
例えば、上流側触媒９の診断結果と下流側触媒１０の診
断結果を格子軸とした全触媒装置の劣化状態マップを設
けることによって推定する。
【００２９】更に、図１と図３に示す診断システムにお
いて、上流側触媒前後の空燃比センサ６、７の相関値が
予め定められた値を越えた時、空燃比センサ７の出力信
号に基づいて空燃比フィードバック制御を補正するか、
もしくは空燃比センサ７の出力信号に基づいて空燃比フ
ィードバック制御を行う手段を備える。図４は、本発明
の他の実施例の診断システム図である。図１に示した第
一実施例の診断システムとの大きな相違点は、バイパス
弁１７とバイパス通路１８を設けて排気ガスを下流側触
媒へバイパスさせたところにあり、図１の第一実施例と
同一の部材、同一の手段は同一の符号を付して説明を省
略する。
いて、上流側触媒前後の空燃比センサ６、７の相関値が
予め定められた値を越えた時、空燃比センサ７の出力信
号に基づいて空燃比フィードバック制御を補正するか、
もしくは空燃比センサ７の出力信号に基づいて空燃比フ
ィードバック制御を行う手段を備える。図４は、本発明
の他の実施例の診断システム図である。図１に示した第
一実施例の診断システムとの大きな相違点は、バイパス
弁１７とバイパス通路１８を設けて排気ガスを下流側触
媒へバイパスさせたところにあり、図１の第一実施例と
同一の部材、同一の手段は同一の符号を付して説明を省
略する。
【００３０】本実施例の診断システムにおいては、下流
側触媒１０を診断するときにバイパス弁１７を開き、全
排気ガスがバイパス通路１８を通って下流側触媒１０を
通過するようにする。こうすることによって、下流側触
媒１０の診断が単独触媒の診断と同じく実施できる。た
だし、下流側触媒１０の診断条件としては、下流側触媒
１０が充分に活性化した状態、または、排気の悪化に至
らないような条件下において診断を行わなければならな
い。図４においては、第２空燃比センサ７をバイパス通
路１８の出口部よりも上流位置に設置しているが、下流
位置に設置することもできる。
側触媒１０を診断するときにバイパス弁１７を開き、全
排気ガスがバイパス通路１８を通って下流側触媒１０を
通過するようにする。こうすることによって、下流側触
媒１０の診断が単独触媒の診断と同じく実施できる。た
だし、下流側触媒１０の診断条件としては、下流側触媒
１０が充分に活性化した状態、または、排気の悪化に至
らないような条件下において診断を行わなければならな
い。図４においては、第２空燃比センサ７をバイパス通
路１８の出口部よりも上流位置に設置しているが、下流
位置に設置することもできる。
【００３１】なお、バイパス弁１７が開くのは、診断の
時だけではなく、特に、高回転・高負荷運転時において
は上流側触媒９を高温等に対する保護のために開くよう
な制御も本実施例の診断システムに備えることとする。
前記第一実施例と同様に、本実施例の診断システムにお
いても上流側触媒９の診断は第１空燃比センサ６と第２
空燃比センサ７の出力信号の相関関係に基づいて診断
し、下流側触媒１０の診断の場合は、第１空燃比センサ
６と第３空燃比センサ８の出力信号の相関関係に基づい
て診断するが、第２空燃比センサ７をバイパス通路１８
の下流位置に設置した場合は第２空燃比センサ７と第３
空燃比センサ８の出力信号の相関関係に基づいて診断す
ることもできる。第２空燃比センサ７と第３空燃比セン
サ８の出力信号の相関関係に基づいて診断する場合は、
第２空燃比センサ７が下流側触媒１０に接近して配置さ
れているので両空燃比センサ７、８の検出の時間遅れが
少なくなるのでより正確な相関関係を求めることができ
る。
時だけではなく、特に、高回転・高負荷運転時において
は上流側触媒９を高温等に対する保護のために開くよう
な制御も本実施例の診断システムに備えることとする。
前記第一実施例と同様に、本実施例の診断システムにお
いても上流側触媒９の診断は第１空燃比センサ６と第２
空燃比センサ７の出力信号の相関関係に基づいて診断
し、下流側触媒１０の診断の場合は、第１空燃比センサ
６と第３空燃比センサ８の出力信号の相関関係に基づい
て診断するが、第２空燃比センサ７をバイパス通路１８
の下流位置に設置した場合は第２空燃比センサ７と第３
空燃比センサ８の出力信号の相関関係に基づいて診断す
ることもできる。第２空燃比センサ７と第３空燃比セン
サ８の出力信号の相関関係に基づいて診断する場合は、
第２空燃比センサ７が下流側触媒１０に接近して配置さ
れているので両空燃比センサ７、８の検出の時間遅れが
少なくなるのでより正確な相関関係を求めることができ
る。
【００３２】図５は、本実施例の診断システムにおける
制御フローチャートであり、以下、図５に沿って説明す
る。内燃機関が始動されると、制御装置３が作動して制
御が開始され、プログラムがスタートすると、初めにス
テップＳ４０１で、上流側触媒９の診断領域が成立して
いるか否かを触媒診断領域判定手段１２で、現在の運転
状態が上流側触媒９の診断領域に入っているかどうかを
判断し、成立しているならば、ステップＳ４０２に進
む。ステップＳ４０２では、バイパス弁１７がＯＦＦ、
つまり、バイパス通路１８が閉じている状態になってい
るか否かを判断し、閉じている場合はステップＳ４０４
に進む。一方、バイパス通路１８が開いている場合に
は、ステップ４０３に進み、該ステップ４０３でバイパ
ス通路１８を該診断中に閉じさせるべくバイパス弁１７
をＯＦＦに指令して、次のステップ４０４に進む。
制御フローチャートであり、以下、図５に沿って説明す
る。内燃機関が始動されると、制御装置３が作動して制
御が開始され、プログラムがスタートすると、初めにス
テップＳ４０１で、上流側触媒９の診断領域が成立して
いるか否かを触媒診断領域判定手段１２で、現在の運転
状態が上流側触媒９の診断領域に入っているかどうかを
判断し、成立しているならば、ステップＳ４０２に進
む。ステップＳ４０２では、バイパス弁１７がＯＦＦ、
つまり、バイパス通路１８が閉じている状態になってい
るか否かを判断し、閉じている場合はステップＳ４０４
に進む。一方、バイパス通路１８が開いている場合に
は、ステップ４０３に進み、該ステップ４０３でバイパ
ス通路１８を該診断中に閉じさせるべくバイパス弁１７
をＯＦＦに指令して、次のステップ４０４に進む。
【００３３】ステップＳ４０４では、上流側触媒９の前
後に配置された第１と第２の空燃比センサ６、７の出力
信号の相関関数を計算する。一方、ステップ４０１で現
在の運転状態が上流側触媒９の診断領域に入っていない
と判定された場合はステップＳ４０５に進み、該ステッ
プＳ４０５で下流側触媒１０の診断領域に入っているか
否かを判断する。下流側触媒１０の診断領域が成立して
いる場合には、ステップＳ４０６に進んでバイパス弁１
７がＯＮ、つまり、バイパス通路１８が開いている状態
になっているか否かを判断する。バイパス弁１７がＯＦ
Ｆになっている場合はステップＳ４０７に進み、該ステ
ップＳ４０７でバイパス通路１８を該診断中に開かせる
べくバイパス弁１７をＯＮに指令して、次のステップＳ
４０８に進む。ステップＳ４０８で第１と第３の空燃比
センサ６、８もしくは第２と第３の空燃比センサ７、８
の出力信号の相関関数を計算する。
後に配置された第１と第２の空燃比センサ６、７の出力
信号の相関関数を計算する。一方、ステップ４０１で現
在の運転状態が上流側触媒９の診断領域に入っていない
と判定された場合はステップＳ４０５に進み、該ステッ
プＳ４０５で下流側触媒１０の診断領域に入っているか
否かを判断する。下流側触媒１０の診断領域が成立して
いる場合には、ステップＳ４０６に進んでバイパス弁１
７がＯＮ、つまり、バイパス通路１８が開いている状態
になっているか否かを判断する。バイパス弁１７がＯＦ
Ｆになっている場合はステップＳ４０７に進み、該ステ
ップＳ４０７でバイパス通路１８を該診断中に開かせる
べくバイパス弁１７をＯＮに指令して、次のステップＳ
４０８に進む。ステップＳ４０８で第１と第３の空燃比
センサ６、８もしくは第２と第３の空燃比センサ７、８
の出力信号の相関関数を計算する。
【００３４】更に、ステップＳ４０４もしくはステップ
Ｓ４０８で計算された何れかの触媒の相関関数値をステ
ップＳ４０９において、予め定められた劣化判定レベル
と比較する。相関関数値が劣化判定レベルを越えた場合
は、触媒が劣化していると判定し、ステップＳ４１０に
よって劣化を表示し、例えば、ランプの点灯等によって
触媒が劣化していると運転者に知らせる。
Ｓ４０８で計算された何れかの触媒の相関関数値をステ
ップＳ４０９において、予め定められた劣化判定レベル
と比較する。相関関数値が劣化判定レベルを越えた場合
は、触媒が劣化していると判定し、ステップＳ４１０に
よって劣化を表示し、例えば、ランプの点灯等によって
触媒が劣化していると運転者に知らせる。
【００３５】ステップＳ４０５で下流側触媒１０の診断
の運転領域が成立していない場合は、ステップＳ４１２
のリターンからスタートに戻り、プログラムを再スター
トする。更にまた、ステップＳ４１１によって判定の結
果をメモリに記憶する。本実施例によれば、各々の触媒
（つまり、上流側触媒９と下流側触媒１０）を単独触媒
と同じように扱うことができるために、個別診断が容易
にできる。
の運転領域が成立していない場合は、ステップＳ４１２
のリターンからスタートに戻り、プログラムを再スター
トする。更にまた、ステップＳ４１１によって判定の結
果をメモリに記憶する。本実施例によれば、各々の触媒
（つまり、上流側触媒９と下流側触媒１０）を単独触媒
と同じように扱うことができるために、個別診断が容易
にできる。
【００３６】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の診断装置は、複
数の触媒を有する排気ガス浄化装置であるにも拘らず、
各々の触媒の前後の空燃比センサの出力信号の相関関係
を、各々の触媒を異なる運転領域において調べて診断す
ることによって、各々の触媒の個別診断を可能とする。
明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の診断装置は、複
数の触媒を有する排気ガス浄化装置であるにも拘らず、
各々の触媒の前後の空燃比センサの出力信号の相関関係
を、各々の触媒を異なる運転領域において調べて診断す
ることによって、各々の触媒の個別診断を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の排気ガス浄化装置の診断装
置の基本構成図。
置の基本構成図。
【図２】図１の実施例の制御フローチャート。
【図３】図１の実施例の排気ガス浄化装置の診断装置の
触媒診断部を一部変更した構成図。
触媒診断部を一部変更した構成図。
【図４】本発明の他の実施例の排気ガス浄化装置の診断
装置の構成図。
装置の構成図。
【図５】図４の他の実施例の制御フローチャート。
【符号の説明】 １…エアフローセンサ、２…スロットルセンサ、３…内
燃機関制御装置、４…インジェクタ、５…インテークマ
ニホールド、６…第１空燃比センサ、７…第２空燃比セ
ンサ、８…第３空燃比センサ、９…上流側触媒、１０…
下流側触媒、１１…触媒診断部、１２…診断領域判定手
段、１３…相関関数演算手段、１４…相関関数演算手
段、１５…下流側触媒診断手段、１６…触媒劣化判定手
段、１７…バイパス弁、１８…バイパス通路
燃機関制御装置、４…インジェクタ、５…インテークマ
ニホールド、６…第１空燃比センサ、７…第２空燃比セ
ンサ、８…第３空燃比センサ、９…上流側触媒、１０…
下流側触媒、１１…触媒診断部、１２…診断領域判定手
段、１３…相関関数演算手段、１４…相関関数演算手
段、１５…下流側触媒診断手段、１６…触媒劣化判定手
段、１７…バイパス弁、１８…バイパス通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼田 明人 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所 自動車機器事業 部内 (72)発明者 福地 栄作 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所 自動車機器事業 部内 (72)発明者 高久 豊 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所 自動車機器事業 部内 (72)発明者 石井 俊夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所 自動車機器事業 部内 審査官 佐藤 正浩 (56)参考文献 特開 平７−19032（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−171924（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−249320（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−321642（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/20 F01N 3/24 F02D 45/00 314 F02D 45/00 368
Claims (6)
- 【請求項１】 排気経路に設けた複数の排気ガス浄化用
触媒と、該排気経路の上流側触媒の上流に設置した第１
空燃比センサと、該上流側触媒と前記排気通路の下流側
触媒との間に設置した第２空燃比センサと、該下流側触
媒の下流に設置した第３空燃比センサと、内燃機関の運
転状態を検出する手段と排気ガス中の空燃比を所定値に
保つように燃料噴射量を調整する空燃比制御手段とを有
する制御装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置の診
断装置であって、 前記上流側触媒の診断を前記第１空燃比センサと前記第
２空燃比センサの出力信号に基づいて行う診断手段と、
前記上流側触媒と前記下流側触媒を合わせた全触媒装置
の診断を前記第１空燃比センサと前記第３空燃比センサ
の出力信号に基づいて行う診断手段と、前記上流側触媒
の診断情報と前記全触媒装置の診断情報とに基づいて前
記下流側触媒の診断を行う手段と、を有することを特徴
とする内燃機関用排気浄化装置の診断装置。 - 【請求項２】 前記上流側触媒を診断する内燃機関運転
領域と前記全触媒装置を診断する内燃機関運転領域とが
異なる領域であることを特徴とする請求項１に記載の内
燃機関用排気浄化装置の診断装置。 - 【請求項３】 前記全触媒装置の前記運転領域は、前記
上流側触媒の前記運転領域より高負荷の運転領域である
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用排気浄化
装置の診断装置。 - 【請求項４】 前記上流側触媒と前記下流側触媒との浄
化能力の差が所定値以上である場合、前記下流側触媒の
診断は、前記第１空燃比センサと第３空燃比センサ、及
び／又は、第２空燃比センサと第３空燃比センサの出力
信号に基づいて行うことを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の内燃機関用排気浄化装置の診断装置。 - 【請求項５】 前記複数の空燃比センサの出力信号の出
力状態の相関関数を演算する相関関数演算手段を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内
燃機関用排気浄化装置の診断装置。 - 【請求項６】 前記診断の結果を報知する診断結果報知
手段と前記診断の結果を記憶する記憶手段とを有するこ
とを請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関用排気
浄化装置の診断装置。
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