JP3380366B2 - エンジン排気ガス浄化装置の診断装置 - Google Patents
エンジン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する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する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、主に、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。前記触媒コンバータは、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、主に、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。前記触媒コンバータは、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、上記触媒コンバータに用いられ
ている三元触媒は、例えば、有鉛ガソリンを燃料として
内燃機関に注油すること等によって、前記触媒コンバー
タの触媒成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
という問題がある。このような問題に対しては、例え
ば、特開昭６３ー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ある。こ
れは、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しょう
とするものである。
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
タの触媒成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
という問題がある。このような問題に対しては、例え
ば、特開昭６３ー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ある。こ
れは、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しょう
とするものである。
【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が挙
げられる。この従来技術においては、排気系における上
流およ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排気センサに基づいた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触媒の劣
化判定を行うようにたものである。
に関する従来技術としては、特開平５−２６０３２が挙
げられる。この従来技術においては、排気系における上
流およ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排気センサに基づいた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触媒の劣
化判定を行うようにたものである。
【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、従来のように下流側触媒コンバータの
下流に排気センサを設置し、その出力変動に基づいて触
媒の劣化を判定しょうとすると次のような問題点が生じ
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、従来のように下流側触媒コンバータの
下流に排気センサを設置し、その出力変動に基づいて触
媒の劣化を判定しょうとすると次のような問題点が生じ
る。
【０００６】即ち、排気経路における上流側および下流
側触媒コンバータに作用する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
ことになって信頼性の上で問題となる。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、下流側触媒コンバータの
下流における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、この下流触媒コンバータの劣化判定精度
が低下することになるという問題が生じる。
側触媒コンバータに作用する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
ことになって信頼性の上で問題となる。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、下流側触媒コンバータの
下流における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、この下流触媒コンバータの劣化判定精度
が低下することになるという問題が生じる。
【０００７】前記の従来技術では、上下流触媒の中間部
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問題を解決しょうとしている
が、触媒劣化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
な新たな問題を考えなければならないこととなる。ま
た、本出願人は、排気経路における上流側触媒の上流、
上流側触媒と下流側触媒との間、及び、下流側触媒の下
流とに各々排気センサを配置して触媒の劣化を診断する
診断装置を先に提案している（特願平７ー２９７３７
号）。この装置は、複数の触媒の排気経路の上流、中
間、下流の各経路に排気センサを備えることによって、
各経路部分の各排気ガスについて各々検出できるが、検
出センサを多く必要とすると共に、そのための制御回
路、制御手段も複雑かつ多く必要になることによって、
検出センサ等の作動検査も多くなり、コスト高となると
の問題が生じる。
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問題を解決しょうとしている
が、触媒劣化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
な新たな問題を考えなければならないこととなる。ま
た、本出願人は、排気経路における上流側触媒の上流、
上流側触媒と下流側触媒との間、及び、下流側触媒の下
流とに各々排気センサを配置して触媒の劣化を診断する
診断装置を先に提案している（特願平７ー２９７３７
号）。この装置は、複数の触媒の排気経路の上流、中
間、下流の各経路に排気センサを備えることによって、
各経路部分の各排気ガスについて各々検出できるが、検
出センサを多く必要とすると共に、そのための制御回
路、制御手段も複雑かつ多く必要になることによって、
検出センサ等の作動検査も多くなり、コスト高となると
の問題が生じる。
【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、複数の触媒コンバ
ータを有する内燃機関の排気ガス浄化装置において、触
媒コンバータシステムの前後に空燃比センサを設置し、
触媒コンバータシステム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、各々の触媒コンバ
ータの診断あるいは触媒コンバータ全体の診断を行い、
かつ、該各々の触媒コンバータの診断あるいは触媒コン
バータ全体の診断を異なる運転領域において実施するこ
とによって、各触媒あるいは触媒全体を個別的に診断で
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、複数の触媒コンバ
ータを有する内燃機関の排気ガス浄化装置において、触
媒コンバータシステムの前後に空燃比センサを設置し、
触媒コンバータシステム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、各々の触媒コンバ
ータの診断あるいは触媒コンバータ全体の診断を行い、
かつ、該各々の触媒コンバータの診断あるいは触媒コン
バータ全体の診断を異なる運転領域において実施するこ
とによって、各触媒あるいは触媒全体を個別的に診断で
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】前記目的を達成すべく、
本発明に係わる内燃機関用の排気ガス浄化装置は、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
手段とを有する内燃機関において、内燃機関の排気経路
に複数の排気ガス浄化用触媒を設け、排気経路最上流側
触媒の上流に設置した第１空燃比センサと、排気経路最
下流側触媒の下流に設置した第２空燃比センサと、該第
１空燃比センサと第２空燃比センサの出力信号に基づい
て該上流側触媒、該下流側触媒、および触媒全体の診断
を行う手段を有することを特徴としている。
本発明に係わる内燃機関用の排気ガス浄化装置は、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
手段とを有する内燃機関において、内燃機関の排気経路
に複数の排気ガス浄化用触媒を設け、排気経路最上流側
触媒の上流に設置した第１空燃比センサと、排気経路最
下流側触媒の下流に設置した第２空燃比センサと、該第
１空燃比センサと第２空燃比センサの出力信号に基づい
て該上流側触媒、該下流側触媒、および触媒全体の診断
を行う手段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
燃機関運転領域と下流側触媒あるいは触媒全体を診断す
る内燃機関運転領域とを異なる運転領域とし、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
において下流側触媒、触媒全体の診断を行うことを特徴
とする。更にまた、内燃機関が、排気経路の上流および
下流にそれぞれ排気ガス浄化用触媒を設け、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、下流
側触媒をバイパスするバイパス通路と、上流側触媒を通
過した排気ガスの流れを該下流側触媒側とバイパス通路
側との間に切り替えるバイパス弁とを有し、排気経路の
下流側触媒の下流側に第２空燃比センサを設け、排気経
路の上流側触媒、下流側触媒、および触媒全体を第１空
燃比センサと第２空燃比センサの出力信号に基づいて行
う診断手段を有することを特徴とする。
燃機関運転領域と下流側触媒あるいは触媒全体を診断す
る内燃機関運転領域とを異なる運転領域とし、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
において下流側触媒、触媒全体の診断を行うことを特徴
とする。更にまた、内燃機関が、排気経路の上流および
下流にそれぞれ排気ガス浄化用触媒を設け、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、下流
側触媒をバイパスするバイパス通路と、上流側触媒を通
過した排気ガスの流れを該下流側触媒側とバイパス通路
側との間に切り替えるバイパス弁とを有し、排気経路の
下流側触媒の下流側に第２空燃比センサを設け、排気経
路の上流側触媒、下流側触媒、および触媒全体を第１空
燃比センサと第２空燃比センサの出力信号に基づいて行
う診断手段を有することを特徴とする。
【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、複数の
触媒の触媒装置の前後に設置した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
きが小さくなり、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
側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、複数の
触媒の触媒装置の前後に設置した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
きが小さくなり、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
側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手段によって、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
流側触媒および下流側触媒あるいは触媒全体の劣化診断
を行う。
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手段によって、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
流側触媒および下流側触媒あるいは触媒全体の劣化診断
を行う。
【００１３】上流側触媒と下流側触媒あるいは触媒全体
のそれぞれの相関関数の演算は、内燃機関の運転状態が
異なる状態で行うべく、前記上流側触媒と下流側触媒あ
るいは触媒全体と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行う。更に、本発明に係る内燃
機関排気ガス浄化装置は、下流側触媒をバイパスするバ
イパス通路および上流側触媒を通過した排気ガスの流れ
を該下流側触媒側とバイパス通路側との間に切り替える
バイパス弁を設け、上流側触媒の個別診断を容易に且つ
精度良く行うことができる。
のそれぞれの相関関数の演算は、内燃機関の運転状態が
異なる状態で行うべく、前記上流側触媒と下流側触媒あ
るいは触媒全体と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行う。更に、本発明に係る内燃
機関排気ガス浄化装置は、下流側触媒をバイパスするバ
イパス通路および上流側触媒を通過した排気ガスの流れ
を該下流側触媒側とバイパス通路側との間に切り替える
バイパス弁を設け、上流側触媒の個別診断を容易に且つ
精度良く行うことができる。
【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、スロットルバル
ブを通過し、スロットル角度を検出するロットルセンサ
２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、該計算結果を用いてイン
ジェクタ４によって燃料を噴射す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、スロットルバル
ブを通過し、スロットル角度を検出するロットルセンサ
２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、該計算結果を用いてイン
ジェクタ４によって燃料を噴射す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
して内燃機関の燃焼室内に取り入れられ、内燃機関の圧
縮、爆発、膨張行程の後に排気される。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
ルド直後に取付け、前記第１空燃比センサ６の信号によ
り、前記燃料噴射料の補正を行う。このシステムでは、
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
８と下流側触媒９が設けられている。更に、下流側触媒
９の下流に第２空燃比センサ７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。
空気と燃料の混合気は、インテークマニホルド５を通過
して内燃機関の燃焼室内に取り入れられ、内燃機関の圧
縮、爆発、膨張行程の後に排気される。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
ルド直後に取付け、前記第１空燃比センサ６の信号によ
り、前記燃料噴射料の補正を行う。このシステムでは、
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
８と下流側触媒９が設けられている。更に、下流側触媒
９の下流に第２空燃比センサ７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。
【００１６】本実施例のシステムの触媒診断部１０の各
々の部分について以下に説明する。触媒診断領域判定手
段１１には、内燃機関の運転状態を示す信号が入力さ
れ、該運転状態が個々の触媒の診断あるいは触媒全体の
診断に適した領域であるか否かを判定する。そして、本
実施例においては、触媒診断方式として触媒前後の空燃
比センサ６、７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８もしくは下流側触媒
９が劣化していなければ、触媒の酸化・還元作用により
触媒の下流では、空燃比の動きは小さくなり、下流側の
空燃比センサ７の出力信号の動きも小さくなる。一方、
触媒装置８、９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
断している。触媒装置８、９の前後の空燃比の類似性を
示す値として、触媒前後の空燃比センサ６、７の出力信
号の相互相関関数を求める。触媒装置８、９の前後にお
ける空燃比の動きの類似性、つまり、触媒装置８、９の
前後の空燃比センサ６、７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。
々の部分について以下に説明する。触媒診断領域判定手
段１１には、内燃機関の運転状態を示す信号が入力さ
れ、該運転状態が個々の触媒の診断あるいは触媒全体の
診断に適した領域であるか否かを判定する。そして、本
実施例においては、触媒診断方式として触媒前後の空燃
比センサ６、７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８もしくは下流側触媒
９が劣化していなければ、触媒の酸化・還元作用により
触媒の下流では、空燃比の動きは小さくなり、下流側の
空燃比センサ７の出力信号の動きも小さくなる。一方、
触媒装置８、９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
断している。触媒装置８、９の前後の空燃比の類似性を
示す値として、触媒前後の空燃比センサ６、７の出力信
号の相互相関関数を求める。触媒装置８、９の前後にお
ける空燃比の動きの類似性、つまり、触媒装置８、９の
前後の空燃比センサ６、７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。
【００１７】なお、触媒装置８、９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。相関法に
よる相関関数演算手段１２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８および下流側触媒９の劣化診断あるい
は触媒全体８、９の劣化診断を行なう。
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。相関法に
よる相関関数演算手段１２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８および下流側触媒９の劣化診断あるい
は触媒全体８、９の劣化診断を行なう。
【００１８】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、冷却水温、空燃比フィ
ードバック条件、触媒温度の条件等が含まれる。触媒温
度については、触媒温度を温度センサ等を用いて直接計
測するか、もしくは、内燃機関の運転状態に基づいて推
定しても良い。
運転状態が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、冷却水温、空燃比フィ
ードバック条件、触媒温度の条件等が含まれる。触媒温
度については、触媒温度を温度センサ等を用いて直接計
測するか、もしくは、内燃機関の運転状態に基づいて推
定しても良い。
【００１９】また、図１には図示していないが、前記相
関関数演算手段１２には、少なくとも空燃比センサ６、
７の出力信号のサンプリング手段と空燃比センサ６、７
の出力信号の信号処理手段とが備えられている。計算さ
れた各々の相関関数値を劣化判定手段１３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触媒劣化と判断する。劣化判定手段
１３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。さら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。
関関数演算手段１２には、少なくとも空燃比センサ６、
７の出力信号のサンプリング手段と空燃比センサ６、７
の出力信号の信号処理手段とが備えられている。計算さ
れた各々の相関関数値を劣化判定手段１３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触媒劣化と判断する。劣化判定手段
１３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。さら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。
【００２０】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ことである。例え
ば、上流側触媒８の診断を低温始動直後のある程度低負
荷の運転領域下（つまり下流側触媒が活性化していない
状態）で行い、下流側触媒の診断を高負荷の運転領域下
（上流側触媒が劣化していなくても浄化能力が低下する
ような運転領域）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８、
９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ことである。例え
ば、上流側触媒８の診断を低温始動直後のある程度低負
荷の運転領域下（つまり下流側触媒が活性化していない
状態）で行い、下流側触媒の診断を高負荷の運転領域下
（上流側触媒が劣化していなくても浄化能力が低下する
ような運転領域）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８、
９に最適な診断条件を与えることができる。
【００２１】また、全体の診断については、全体での排
気ガスの転換効率を代表できる領域で行う。システムに
よって異なるが、上流触媒が能力上限寸前かつ下流触媒
の転換効率に充分差がみられる負荷領域とする。あるい
は、前述の負荷条件に活性化（温度）条件を組み合わせ
た領域とする。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。
気ガスの転換効率を代表できる領域で行う。システムに
よって異なるが、上流触媒が能力上限寸前かつ下流触媒
の転換効率に充分差がみられる負荷領域とする。あるい
は、前述の負荷条件に活性化（温度）条件を組み合わせ
た領域とする。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。
【００２２】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８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Ｓ２０
２で上流側触媒８の診断開始フラグをセットし、ステッ
プＳ２０５へ進み、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計算を行う。
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８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Ｓ２０
２で上流側触媒８の診断開始フラグをセットし、ステッ
プＳ２０５へ進み、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計算を行う。
【００２３】ステップＳ２０１で運転領域が成立してい
ないならば、ステップＳ２０３へ進み、下流側触媒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す
る。運転領域が成立している場合はステップＳ２０４に
進み、下流側触媒９の診断開始フラグをセットし、ステ
ップＳ２０５へ進み、第１空燃比センサ６と第２空燃比
センサ９の出力信号に基づいて相関関数計算を行う。
ないならば、ステップＳ２０３へ進み、下流側触媒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す
る。運転領域が成立している場合はステップＳ２０４に
進み、下流側触媒９の診断開始フラグをセットし、ステ
ップＳ２０５へ進み、第１空燃比センサ６と第２空燃比
センサ９の出力信号に基づいて相関関数計算を行う。
【００２４】ステップＳ２０３で下流側触媒９の診断の
運転領域が成立しない場合には、ステップＳ２１２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。また、ステップ２０３を全体の診断におき替えて
も制御の実現が可能である。更に、ステップＳ２０６で
は、上記の各々の診断結果を記憶してステップＳ２０７
へ進む。
運転領域が成立しない場合には、ステップＳ２１２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。また、ステップ２０３を全体の診断におき替えて
も制御の実現が可能である。更に、ステップＳ２０６で
は、上記の各々の診断結果を記憶してステップＳ２０７
へ進む。
【００２５】ステップＳ２０７では、上流側触媒８の診
断結果もしくは下流側触媒９の診断結果をそれぞれに対
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は、
ステップＳ２０８に進み、該ステップ２０８で前記判定
レベルを越えた触媒が劣化していると判定し、触媒NG時
の処理を行う。一方、診断結果が判定レベルを超えなか
った時は、ステップ２０９で触媒OK時処理、例えば、報
知ランプ消灯等を行う。ステップＳ２１０では、触媒劣
化の報知処理を行う。
断結果もしくは下流側触媒９の診断結果をそれぞれに対
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は、
ステップＳ２０８に進み、該ステップ２０８で前記判定
レベルを越えた触媒が劣化していると判定し、触媒NG時
の処理を行う。一方、診断結果が判定レベルを超えなか
った時は、ステップ２０９で触媒OK時処理、例えば、報
知ランプ消灯等を行う。ステップＳ２１０では、触媒劣
化の報知処理を行う。
【００２６】ステップ２１１では、診断終了時の診断フ
ラグのクリア処理を行い、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は、本発明の他の実施例のシステム図である。図１
に示したシステムとの大きな相違点は、バイパス通路１
４とバイパス弁１５を設けて上流側触媒８を通過した排
気ガスを下流側触媒９の下流側排気経路へバイパスさせ
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。
ラグのクリア処理を行い、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は、本発明の他の実施例のシステム図である。図１
に示したシステムとの大きな相違点は、バイパス通路１
４とバイパス弁１５を設けて上流側触媒８を通過した排
気ガスを下流側触媒９の下流側排気経路へバイパスさせ
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。
【００２７】本実施例の診断システムにおいて、上流側
触媒８を診断するときに、図４に示すように、通常運転
時に閉じているバイパス弁１５を開き、上流側触媒８に
よって浄化された排気ガスがバイパス通路１４を通って
下流側触媒９の下流側排気経路に通過するようにする。
こうすることによって、上流側触媒８の診断が単独触媒
の診断と同じとなる。また、下流側空燃比センサ７で検
出される排気ガスが下流側触媒９の影響を受けないた
め、低温始動直後に限らず、広範囲の運転領域において
も上流側触媒８の個別診断ができる。
触媒８を診断するときに、図４に示すように、通常運転
時に閉じているバイパス弁１５を開き、上流側触媒８に
よって浄化された排気ガスがバイパス通路１４を通って
下流側触媒９の下流側排気経路に通過するようにする。
こうすることによって、上流側触媒８の診断が単独触媒
の診断と同じとなる。また、下流側空燃比センサ７で検
出される排気ガスが下流側触媒９の影響を受けないた
め、低温始動直後に限らず、広範囲の運転領域において
も上流側触媒８の個別診断ができる。
【００２８】第一実施例と同様に、この診断システムに
おいても、上流側触媒８および下流側触媒９の診断ある
いは触媒全体８、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
する。図４は、本実施例の診断システムにおける前記上
流側触媒８を診断する場合のバイパス弁１５が開いてい
る状態を示したものであり、図５は、該状態における制
御フローチャートをであり、以下、該図５に沿って説明
する。
おいても、上流側触媒８および下流側触媒９の診断ある
いは触媒全体８、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
する。図４は、本実施例の診断システムにおける前記上
流側触媒８を診断する場合のバイパス弁１５が開いてい
る状態を示したものであり、図５は、該状態における制
御フローチャートをであり、以下、該図５に沿って説明
する。
【００２９】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、
始めにステップＳ４０１で、上流側触媒８の診断領域が
成立しているか否か、即ち、触媒診断領域判定手段１１
によって、現在の運転状態が上流側触媒８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。
動して制御が開始され、プログラムがスタートすると、
始めにステップＳ４０１で、上流側触媒８の診断領域が
成立しているか否か、即ち、触媒診断領域判定手段１１
によって、現在の運転状態が上流側触媒８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。
【００３０】ステップＳ４０１で上流側触媒８の診断の
運転領域が成立しない場合には、ステップＳ４１０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。 ステップＳ４０２では、バイパス弁１５がＯＰ
ＥＮ、つまり開いている状態、になっているか否かを判
断し、開いている場合はステップＳ４０４に進む。バイ
パス弁１５が閉じている場合はステップＳ４０３に進
み、バイパス弁１５を開くよう指令して、次のステップ
４０４に進む。
運転領域が成立しない場合には、ステップＳ４１０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。 ステップＳ４０２では、バイパス弁１５がＯＰ
ＥＮ、つまり開いている状態、になっているか否かを判
断し、開いている場合はステップＳ４０４に進む。バイ
パス弁１５が閉じている場合はステップＳ４０３に進
み、バイパス弁１５を開くよう指令して、次のステップ
４０４に進む。
【００３１】ステップＳ４０４では、上流側触媒８の前
後に配置された第１と第２の空燃比センサの出力信号の
相関関数を相関関数演算手段１２で計算し、該演算結果
の記憶処理を行う。前記相関関数演算および診断結果記
憶処理が終了した時、ステップＳ４０５でバイパス弁を
閉じる。次に、ステップＳ４０６において、前記計算さ
れた相関関数値を予め定められた劣化判定レベルを劣化
判定手段１３によって比較する。相関関数値が劣化判定
レベルを越えた場合、ステップＳ４０７で触媒が劣化し
ていると判定し、触媒NG時処理を行う。一方、相関関数
値が判定レベルを超えなかった場合、ステップＳ４０８
に進み、触媒OK時処理を行う。ステップＳ４０９によっ
て触媒劣化を表示し、例えば、ランプの点灯等によって
触媒が劣化していることを運転者に知らせる。
後に配置された第１と第２の空燃比センサの出力信号の
相関関数を相関関数演算手段１２で計算し、該演算結果
の記憶処理を行う。前記相関関数演算および診断結果記
憶処理が終了した時、ステップＳ４０５でバイパス弁を
閉じる。次に、ステップＳ４０６において、前記計算さ
れた相関関数値を予め定められた劣化判定レベルを劣化
判定手段１３によって比較する。相関関数値が劣化判定
レベルを越えた場合、ステップＳ４０７で触媒が劣化し
ていると判定し、触媒NG時処理を行う。一方、相関関数
値が判定レベルを超えなかった場合、ステップＳ４０８
に進み、触媒OK時処理を行う。ステップＳ４０９によっ
て触媒劣化を表示し、例えば、ランプの点灯等によって
触媒が劣化していることを運転者に知らせる。
【００３２】下流側触媒９あるいは触媒全体８、９の診
断方法については、図１の第一実施例と同様の方法を用
い、図６に示すように、バイパス弁１４を閉じたまま診
断を行う。ただし、下流側触媒９の診断条件としては、
運転領域は上流側触媒８が劣化していなくても触媒作用
による浄化能力を発揮できなくなる高負荷領域、下流側
触媒９が充分に活性化した状態、又は、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。また、全体の診断条件は、図１と同様である。
断方法については、図１の第一実施例と同様の方法を用
い、図６に示すように、バイパス弁１４を閉じたまま診
断を行う。ただし、下流側触媒９の診断条件としては、
運転領域は上流側触媒８が劣化していなくても触媒作用
による浄化能力を発揮できなくなる高負荷領域、下流側
触媒９が充分に活性化した状態、又は、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。また、全体の診断条件は、図１と同様である。
【００３３】図７は、図６の下流側触媒９の診断におけ
る制御フローチャートを示したものであり、以下に、そ
の説明をする。但し、全体の診断についても、同様のフ
ローチャートで実現できる。始めにステップＳ６０１で
は、下流側触媒９の診断領域が成立しているか否かを触
媒診断領域診断手段１１で診断する。ステップＳ６０１
で下流側触媒９の診断の運転領域が成立しない場合に
は、ステップＳ６０９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。そして、現在の運転状
態が下流側触媒９の診断領域に入っているかどうかを判
断して診断領域が成立しているならば、ステップＳ６０
２に進む。Ｓ６０２では、バイパス弁１５がＣＬＯＳ
Ｅ、つまり閉じている状態になっているか否かを判断
し、開いている場合はステップＳ６０３に進み、バイパ
ス弁１５の閉鎖を行なう。
る制御フローチャートを示したものであり、以下に、そ
の説明をする。但し、全体の診断についても、同様のフ
ローチャートで実現できる。始めにステップＳ６０１で
は、下流側触媒９の診断領域が成立しているか否かを触
媒診断領域診断手段１１で診断する。ステップＳ６０１
で下流側触媒９の診断の運転領域が成立しない場合に
は、ステップＳ６０９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。そして、現在の運転状
態が下流側触媒９の診断領域に入っているかどうかを判
断して診断領域が成立しているならば、ステップＳ６０
２に進む。Ｓ６０２では、バイパス弁１５がＣＬＯＳ
Ｅ、つまり閉じている状態になっているか否かを判断
し、開いている場合はステップＳ６０３に進み、バイパ
ス弁１５の閉鎖を行なう。
【００３４】一方、バイパス弁１５が閉じている場合に
は、次のステップＳ６０４に進む。ステップＳ６０４で
は、第１と第２の空燃比センサ６、７の出力信号の相関
関数を相関関数演算手段１２で計算し、計算結果を記憶
する。相関関数値演算終了後、ステップＳ６０５におい
て、前記計算された相関関数値を予め定められた劣化判
定レベルと劣化判定手段１３で比較される。相関関数値
が劣化判定レベルを越えた場合、ステップＳ６０６に進
み、触媒が劣化していると判定し、触媒NG時処理を行
う。一方、相関関数値が判定レベルを超えなかった場合
は、ステップS６０７に進み、触媒OK時処理を行う。次
に、ステップＳ６０８によって下流側触媒９が劣化して
いると判定された場合に、触媒劣化を表示し、例えば、
ランプの点灯等によって触媒が劣化していることを運転
者に知らせる。
は、次のステップＳ６０４に進む。ステップＳ６０４で
は、第１と第２の空燃比センサ６、７の出力信号の相関
関数を相関関数演算手段１２で計算し、計算結果を記憶
する。相関関数値演算終了後、ステップＳ６０５におい
て、前記計算された相関関数値を予め定められた劣化判
定レベルと劣化判定手段１３で比較される。相関関数値
が劣化判定レベルを越えた場合、ステップＳ６０６に進
み、触媒が劣化していると判定し、触媒NG時処理を行
う。一方、相関関数値が判定レベルを超えなかった場合
は、ステップS６０７に進み、触媒OK時処理を行う。次
に、ステップＳ６０８によって下流側触媒９が劣化して
いると判定された場合に、触媒劣化を表示し、例えば、
ランプの点灯等によって触媒が劣化していることを運転
者に知らせる。
【００３５】この実施例によれば、各々の触媒（つま
り、上流側触媒８と下流側触媒９）あるいは触媒全体
８、９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。
り、上流側触媒８と下流側触媒９）あるいは触媒全体
８、９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
数の触媒を有する内燃機関の排気ガス浄化装置であるに
も拘らず、触媒前後の空燃比センサ出力信号の相関関係
を、各々の触媒を異なる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
数の触媒を有する内燃機関の排気ガス浄化装置であるに
も拘らず、触媒前後の空燃比センサ出力信号の相関関係
を、各々の触媒を異なる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１】本発明一実施例の排気ガス浄化装置の診断装置
の基本構成図。
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】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４】図３の他の実施例の排気ガス浄化装置の診断装
置の（上流側触媒診断時）構成図。
置の（上流側触媒診断時）構成図。
【図５】図４の実施例（上流側触媒診断時）の制御フロ
ーチャート。
ーチャート。
【図６】図３の他の実施例の排気ガス浄化装置の診断装
置の（下流側触媒診断時）構成図。
置の（下流側触媒診断時）構成図。
【図７】図６の実施例（下流側触媒診断時）の制御フロ
ーチャート。
ーチャート。
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：上流側触媒
９：下流側触媒
１０：診断部
１１：診断領域判定手段
１２：相関関数演算手段
１３：触媒劣化判定手段
１４：バイパス通路
１５：バイパス弁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｄ 41/14 ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 41/14 ＺＡＢ
45/00 ３２４ 45/00 ３２４
ＺＡＢ ＺＡＢ
(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 河野 一也
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
(56)参考文献 特開 平６−117310（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−321642（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−19032（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−71232（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−167210（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02D 41/00 - 45/00
F01N 3/00 - 3/38
Claims (10)
- 【請求項１】 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内燃機関において、
内燃機関の排気経路に複数の排気ガス浄化用触媒を設
け、排気経路最上流側触媒の上流に設置した第１空燃比
センサと、排気経路最下流側触媒の下流に設置した第２
空燃比センサと、該第１空燃比センサと第２空燃比セン
サの出力信号に基づいて該上流側触媒、該下流側触媒、
および触媒全体の診断を行う手段を有することを特徴と
する内燃機関用排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項２】 排気経路の上流側触媒を診断する内燃機
関運転領域と下流側触媒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項記載の
内燃機関用排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項３】 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下流側触媒の診断を行
なうことを特徴とする請求項１又は２項記載の内燃機関
用排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項４】 触媒の前後に設置した空燃比センサの出
力信号に基づいて相関関数を演算する手段を有すること
を特徴とする請求項１〜３項記載の内燃機関用排気ガス
浄化装置の診断装置。 - 【請求項５】 診断結果の報知手段および記憶手段を有
することを特徴とする請求項１〜４項記載の内燃機関用
排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項６】 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内燃機関において、
排気経路の上流および下流にそれぞれ設けた排気ガス浄
化用触媒と、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、該下流側触媒をバイパスするバイパ
ス通路と、上流側触媒を通過した排気ガスの流れを該下
流側触媒側とバイパス通路側との間に切り替えるバイパ
ス弁とを有し、排気経路の下流側触媒の下流側に第２空
燃比センサを設け、該第１空燃比センサと第２空燃比セ
ンサの出力信号に基づいて排気経路の上流側触媒、下流
側触媒、および触媒全体の診断を行う手段を有すること
を特徴とする内燃機関用排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項７】 排気経路の上流側触媒の診断を行うとき
にバイパス弁を閉じ、排気ガスが下流触媒をバイパスし
て流れるようにし、該上流側触媒の劣化判定を第１空燃
比センサと第２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６項記載の内燃機関用排気ガス
浄化装置の診断装置。 - 【請求項８】 排気経路の上流側触媒を診断する内燃機
関運転領域と排気経路の下流側触媒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
６又は７項記載の内燃機関用排気ガス浄化装置の診断装
置。 - 【請求項９】 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下流側触媒の診断を行
なうことを特徴とする請求項６〜８項記載の内燃機関用
排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項１０】 診断結果の報知手段および記憶手段を
有することを特徴とする請求項６〜９項記載の内燃機関
用排気ガス浄化装置の診断装置。
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