JPH05280402A - エンジンの触媒の劣化検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転状態によって変化する空燃比センサの出
力振幅の影響を回避し、触媒劣化診断の際の誤判定を防
止する。 【構成】 診断開始後、運転状態パラメータに基づいて
マップを参照して上下一組のスライスレベルＦＨ，ＦＬ
を設定する（S106) と、ＦＯ2 センサの出力電圧ＦＶＯ
2 が、このスライスレベルＦＨ，ＦＬを横切る回数をＦ
Ｏ2 反転カウンタによりカウントし（S112) 、同様に、
運転状態パラメータに基づいてマップを参照して上下一
組のスライスレベルＲＨ，ＲＬを設定すると、ＲＯ2 セ
ンサの出力電圧ＲＶＯ2 が、このスライスレベルＲＨ，
ＲＬを横切る回数をＲＯ2 反転カウンタによりカウント
する。そして、ＦＯ2 カウンタの計数値ＣＯＵＮＴFO2
とＲＯ2 反転カウンタの計数値ＣＯＵＮＴRO2 との比を
算出して触媒劣化判定を行なう。これにより、運転状態
によって変化するＲＯ2 センサの出力振幅の影響を回避
し、誤判定を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、触媒コンバータの上流
側及び下流側に設けた２つの空燃比センサにより、触媒
の劣化を検出する触媒の劣化検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンの空燃比フィードバック
制御においては、排気ガスを浄化する触媒コンバータの
上流側と下流側とにＯ2 センサなどの空燃比センサをそ
れぞれ設け、上流側の第１のＯ2 センサの出力特性のば
らつきを下流側の第２のＯ2 センサにより補償して単一
のＯ2 センサの出力特性のばらつきに起因する制御精度
の低下を改善する、いわゆるダブルＯ2 センサシステム
が提案されている。

【０００３】このダブルＯ2 センサシステムにおいて
は、２つのＯ2 センサの出力特性の比較によって触媒の
劣化を検出するようにしており、例えば、実開昭６３−
１２８２２１号公報には、触媒コンバータの上流側、下
流側にそれぞれ設けられた第１，第２の空燃比センサの
出力の反転周波数（もしくは周期）の比に基づいて触媒
劣化を判別する技術が開示されている。

【０００４】ところで、触媒の浄化性能は、触媒の有す
る酸素のストレージ効果と強い相関があり、図１０
（ａ）に示すように、劣化前の触媒は酸素のストレージ
効果が良好で、空燃比フィードバック補正により触媒コ
ンバータ上流側の第１のＯ2 センサの出力ＦＶＯ2 がリ
ッチ、リーンに振幅するのに対し、下流側の第２のＯ2
センサ出力ＲＶＯ2 は略一定であるが、触媒が劣化する
とストレージ効果が悪化し、図１０（ｂ）に示すよう
に、下流側の第２のＯ2 センサ出力ＲＶＯ2 が上流側の
第１のＯ2 センサ出力ＦＶＯ2 に対して所定の遅れを持
ってリッチ、リーンの振幅を生じる。

【０００５】すなわち、触媒が劣化すると、触媒コンバ
ータ下流側の第２のＯ2 センサの出力特性が上流側の第
１のＯ2 センサの出力特性に近づき、両者の反転周波数
の差が小さくなるため、両者の反転周波数の比を設定値
と比較することにより触媒劣化を判定することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、触媒コンバー
タの上流側、下流側にそれぞれ設けられた第１，第２の
Ｏ2 センサの出力の反転周波数は、各Ｏ2 センサに対し
て設けられた上下のスライスレベルを、各Ｏ2 センサの
出力が一定時間内に横切る回数から算出することがで
き、通常、これらのスライスレベルには、図９に示すよ
うに、予め一義的に定められた一定の値が用いられてい
る。

【０００７】しかしながら、劣化した触媒において、基
本燃料噴射量などのエンジン負荷状態が同一であって
も、エンジン回転数、車速などの運転状態の変化により
排気温度が変化すると、触媒コンバータ下流側の第２の
Ｏ2 センサは、出力振幅が大きく変化する。

【０００８】従って、一義的に定められた一定のスライ
スレベルによれば、各Ｏ2 センサの出力の反転周波数が
運転状態によって変化し、例えば排気温度の上昇する高
回転、高車速運転時などには、図１１に示すように、第
２のＯ2 センサの出力ＲＶＯ2 の振幅が小さくなり、触
媒劣化により第２のＯ2 センサ出力ＲＶＯ2 が振幅を生
じているのにも拘わらず、第２のＯ2 センサ出力ＲＶＯ
2 がスライスレベルを横切らず、触媒コンバータ上流側
の第１のＯ2 センサの出力の反転周波数と下流側の第２
のＯ2 センサの出力の反転周波数との差が大きくなっ
て、触媒が劣化しているのにも拘らず触媒正常と判断し
てしまい、触媒劣化診断の際に誤判定を生じてしまう。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、運転状態によって変化する空燃比センサの出力振幅
の影響を回避し、触媒劣化診断の際の誤判定を防止する
ことのできる触媒の劣化検出方法を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による触媒の劣化
検出方法は、排気通路に介装した触媒コンバータの上流
側に第１の空燃比センサを配設するとともに下流側に第
２の空燃比センサを配設するエンジンの触媒劣化検出方
法において、エンジンの運転状態パラメータに基づい
て、上記第１の空燃比センサの出力に対する第１のスラ
イスレベルを設定する手順と、エンジンの運転状態パラ
メータに基づいて、上記第２の空燃比センサの出力に対
する第２のスライスレベルとを設定する手順と、上記第
１の空燃比センサの出力が上記第１のスライスレベルを
横切る回数と、上記第２の空燃比センサの出力が上記第
２のスライスレベルを横切る回数との比に基づいて、上
記触媒コンバータの触媒劣化を判定する手順とを備えた
ことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明による触媒の劣化検出方法では、触媒コ
ンバータ上流側の第１の空燃比センサの出力に対する第
１のスライスレベルと、触媒コンバータ下流側の第２の
空燃比センサの出力に対する第２のスライスレベルと
を、それぞれ、エンジンの運転状態パラメータに基づい
て設定し、上記第１の空燃比センサの出力が上記第１の
スライスレベルを横切る回数と、上記第２の空燃比セン
サの出力が上記第２のスライスレベルを横切る回数との
比に基づいて、上記触媒コンバータの触媒劣化を判定す
る。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図面は本発明の一実施例を示し、図１は触媒劣化
診断手順を示すフローチャートの１、図２は触媒劣化診
断手順を示すフローチャートの２、図３は触媒劣化判定
手順を示すフローチャート、図４はタイマルーチンを示
すフローチャート、図５はエンジン制御系の概略構成
図、図６は電子制御系の回路構成図、図７は触媒劣化時
のＯ2 センサ出力特性とスライスレベルとの関係を示す
タイムチャート、図８は触媒劣化時における排気高温時
のＯ2 センサ出力特性とスライスレベルとの関係を示す
タイムチャート、図９は触媒正常時のＯ2 センサ出力特
性とスライスレベルとの関係を示すタイムチャートであ
る。

【００１３】図５において、符号１はエンジン本体（図
においては水平対向型エンジン）であり、このエンジン
本体１のシリンダヘッド２に形成された吸気ポート２ａ
にインテークマニホルド３が連通され、さらに、このイ
ンテークマニホルド３の上流にエアチャンバ４を介して
スロットルチャンバ５が連通され、このスロットルチャ
ンバ５の上流に吸気管６を介してエアクリーナ７が取り
付けられている。

【００１４】また、上記吸気管６の上記エアクリーナ７
の直下流に、ホットワイヤあるいはホットフィルムなど
の吸入空気量センサ８が介装され、上記スロットルチャ
ンバ５に設けられたスロットルバルブ５ａに、スロット
ル開度センサ９が連設されている。

【００１５】さらに、上記スロットルバルブ５ａの上流
側と下流側とを連通するバイパス通路１０に、アイドル
スピードコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）１１が介装さ
れている。また、上記インテークマニホルド３の各気筒
の吸気ポート２ａの直上流側に、インジェクタ１２が配
設されている。また、上記シリンダヘッド２の各気筒毎
に、その先端を燃焼室に露呈する点火プラグ１３が取り
付けられ、この点火プラグ１３にイグナイタ２６が接続
されている。

【００１６】また、上記エンジン本体１のシリンダブロ
ック１ａにノックセンサ１４が取り付けられるととも
に、このシリンダブロック１ａに形成された冷却水通路
１５に冷却水温センサ１６が臨まされ、さらに、上記シ
リンダヘッド２の各排気ポート２ｂに連通するエグゾー
ストマニホルド１７の集合部に排気管１８が連通されて
いる。

【００１７】また、上記エグゾーストマニホルド１７の
集合部に触媒コンバータ１９が介装されており、この触
媒コンバータ１９の上流側に、第１の空燃比センサとし
てのフロントＯ2 センサ（ＦＯ2 センサ）２０ａが臨ま
され、下流側に、第２の空燃比センサとしてのリアＯ2
センサ（ＲＯ2 センサ）２０ｂが臨まされている。

【００１８】また、上記シリンダブロック１ａに支承さ
れたクランクシャフト１ｂに、クランクロータ２１が軸
着され、このクランクロータ２１の外周に、電磁ピック
アップなどからなるクランク角センサ２２が対設され、
さらに、上記シリンダヘッド２のカムシャフト１ｃに連
設されたカムロータ２３に、電磁ピックアップなどから
なるカム角センサ２４が対設されている。

【００１９】後述するＥＣＵ３１では、上記クランクロ
ータ２１の外周に所定クランク角毎に形成された突起あ
るいはスリットを上記クランク角センサ２２で検出した
ときの信号に基づいてエンジン回転数ＮE を算出し、燃
料噴射量、点火時期などを設定する。また、上記カムロ
ータ２３の外周に形成された気筒判別用突起あるいはス
リットを上記カム角センサ２４が検出したときの信号に
基づき燃焼行程気筒を判別する。

【００２０】尚、上記クランク角センサ２２、カム角セ
ンサ２４は、電磁ピックアップなどの磁気センサに限ら
ず、光センサなどでも良い。

【００２１】一方、図６において、符号３１はマイクロ
コンピュータなどからなる制御装置（ＥＣＵ）であり、
ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、バックアップＲ
ＡＭ３５、及び、Ｉ／Ｏ インターフェース３６がバス
ライン３７を介して互いに接続され、定電圧回路３８か
ら所定の安定化電圧が各部に供給される。

【００２２】上記定電圧回路３８は、直接、及びＥＣＵ
リレー３９のリレー接点を介して、バッテリ４０に接続
され、このバッテリ４０に、上記ＥＣＵリレー３９のリ
レーコイルがイグニッションスイッチ４１を介して接続
されている。

【００２３】また、上記Ｉ／Ｏ インターフェース３６
の入力ポートには、上記吸入空気量センサ８、スロット
ル開度センサ９、ノックセンサ１４、冷却水温センサ１
６、ＦＯ2 センサ２０ａ、ＲＯ2 センサ２０ｂ、クラン
ク角センサ２２、カム角センサ２４、及び、車速センサ
２５が接続されるとともに、上記バッテリ４０が接続さ
れてバッテリ電圧がモニタされる。

【００２４】一方、上記Ｉ／Ｏ インターフェース３６
の出力ポートには、イグナイタ２６が接続され、さら
に、駆動回路４２を介して、ＩＳＣＶ１１、インジェク
タ１２、及び、図示しないインストルメントパネルに配
設したＥＣＳ（Electronic Control System ）ランプ４
３が接続されている。

【００２５】上記ＲＯＭ３３には制御プログラム、及
び、各種マップ類などの固定データが記憶されており、
また、上記ＲＡＭ３４には、上記各センサ類、スイッチ
類の出力信号を処理した後のデータ、及び上記ＣＰＵ３
２で演算処理したデータが格納されている。また、上記
バックアップＲＡＭ３５には、トラブルを示すデータな
どがストアされており、イグニッションスイッチ４１が
ＯＦＦのときにもデータが保持されるようになってい
る。

【００２６】尚、このトラブルデータは、ＥＣＵ３１に
シリアルモニタ４４をコネクタ４５を介して接続するこ
とで外部に読み出すことができる。このシリアルモニタ
４４については、本出願人が先に提出した特開平２−７
３１３１号公報に詳述されている。

【００２７】上記ＣＰＵ３２では、クランク角センサ２
２からのクランク角信号によりエンジン回転数ＮE を算
出し、このエンジン回転数ＮE と吸入空気量センサ８か
らの吸入空気量ＱA とに基づいて基本燃料噴射量ＴP を
求め、上記ＦＯ2 センサ２０ａ、ＲＯ2 センサ２０ｂか
らの出力に基づいて、上記基本燃料噴射量ＴP を空燃比
フィードバック補正するとともに、各種運転状態パラメ
ータにより増量補正などを加えて最終的な燃料噴射量Ｔ
i を演算し、また、点火時期などを演算する。さらに、
上記ＣＰＵ３２では、所定の条件成立時に上記両Ｏ2 セ
ンサ２０ａ，２０ｂからの出力電圧に基づき触媒の劣化
診断を実行し、診断の結果、触媒劣化と判定されると、
上記ＥＣＳランプ４３を点灯あるいは点滅して触媒コン
バータ１９の交換を警告するとともに、バックアップＲ
ＡＭ３５に該当するトラブルデータをストアする。

【００２８】次に、ＥＣＵ３１による触媒劣化診断につ
いて、図１及び図２のフローチャートに従って説明す
る。

【００２９】図１は所定時間毎（例えば、５０ｍｓ毎）
に割込み実行される触媒劣化診断ルーチンを示し、ま
ず、ステップS101,S102,S103で、それぞれ、ＲＡＭ３４
の所定アドレスにストアされている診断終了フラグＦＬ
ＡＧ1 がセットされているか否か、空燃比フィードバッ
ク制御中で診断許可となる診断許可条件が成立するか否
か、基本燃料噴射量ＴP 、エンジン回転数ＮE、車速ＶP
などの変化量が設定範囲内にあり、現在の運転状態が
安定した状態である定常運転か否かを判別する。

【００３０】この触媒劣化診断ルーチンにおいては、後
述するステップS121で、触媒劣化判定のサブルーチンを
呼び出して劣化判定を行なっており、エンジン始動後、
この触媒劣化判定のサブルーチンを一回実行すると、上
記診断終了フラグＦＬＡＧ1がＦＬＡＧ1 ＝１にセット
され、診断処理を行なわずにルーチンを抜ける。

【００３１】すなわち、エンジンを始動して触媒劣化判
定を一回行なうと、以降は劣化判定を行なわず、エンジ
ンを停止してＥＣＵ３１の制御用電源がＯＦＦとなった
後、再びエンジンを始動すると、始動時のイニシャライ
ズによりＲＡＭ３４の診断終了フラグＦＬＡＧ1 がＦＬ
ＡＧ1 ＝０にクリアされ、再び一回だけ触媒劣化判定が
行なわれるのである。

【００３２】そして、上記ステップS101でＦＬＡＧ1 ＝
１であり、触媒劣化判定を既に１回実行しているとき、
あるいは、上記ステップS102で、診断許可条件が成立し
ないとき、あるいは、上記ステップS103で、定常運転状
態でないと判別されたときには、各ステップからステッ
プS124へジャンプする。

【００３３】ステップS124では、診断開始後の経過時間
を計時させるための診断開始フラグＦＬＡＧ2 をクリア
し（ＦＬＡＧ2 ←０）、ステップS125,S126で、それぞ
れ、ＦＯ2 センサ２０ａの出力がスライスレベルを横切
る回数をカウントするＦＯ2反転カウンタの計数値ＣＯ
ＵＮＴFO2 、ＲＯ2 センサ２０ｂの出力がスライスレベ
ルを横切る回数をカウントするＲＯ2 反転カウンタの計
数値ＣＯＵＮＴRO2 をクリアして（ＣＯＵＮＴFO2 ←
０、ＣＯＵＮＴRO2 ←０）ルーチンを抜ける。

【００３４】尚、上述の診断開始後の経過時間は、図４
に示す所定時間毎に実行されるタイマルーチンによりカ
ウントされ、ステップS301で診断開始フラグＦＬＡＧ2
の値を参照し、ＦＬＡＧ2 ＝１の場合にはステップS302
へ進み、診断後の経過時間を示すタイマ計数値ＴＭをカ
ウントアップし（ＴＭ←ＴＭ＋１）、ＦＬＡＧ2 ＝０の
場合ステップS303へ進んでタイマ計数値ＴＭをクリア
（ＴＭ←０）する。

【００３５】一方、上記ステップS101,S102,S103で、Ｆ
ＬＡＧ1 ＝０であり、まだ触媒劣化判定を実行しておら
ず、診断許可条件が成立して定常運転状態と判別したと
きには、上記ステップS101,S102,S103からステップS104
へ進み、診断開始フラグＦＬＡＧ2 をセットする（ＦＬ
ＡＧ2 ←１）。この診断開始フラグＦＬＡＧ2 がセット
されると、前述のタイマルーチンにより診断開始後の経
過時間が計時される。その後、上記ステップS104からス
テップS105へ進み、タイマ計数値ＴＭを読出してタイマ
計数値ＴＭが設定時間ＴＭＣＡＴ以上となったか否かを
判別する。そして、ＴＭ＜ＴＭＣＡＴのときには、上記
ステップS105からステップS106以降へ進んで、ＦＯ2 セ
ンサ２０ａ及びＲＯ2 センサ２０ｂの各出力電圧ＦＶＯ
2 ，ＲＶＯ2 がスライスレベルを横切る回数をカウント
する処理を実行し、ＴＭ≧ＴＭＣＡＴのときには、上記
ステップS105からステップS120以降へ分岐して、触媒劣
化判定のための処理を実行する。

【００３６】まず、ステップS106以降について説明する
と、ステップS106では、車速ＶP 、エンジン回転数ＮE
、基本燃料噴射量ＴP 、ＲＯ2 センサ２０ｂによる空
燃比補正量、ＲＯ2 センサ２０ｂによる空燃比のリッチ
／リーン側の補正方向などの運転状態パラメータに基づ
いて、ＲＯＭ３３に記憶されている第１のスライスレベ
ルマップを参照し、ＦＯ2 センサ２０ａの出力に対する
第１のスライスレベルとしての上下一組のリーン／リッ
チスライスレベルＦＨ，リッチ／リーンスライスレベル
ＦＬを設定する。

【００３７】図７に示すように、リーン／リッチスライ
スレベルＦＨは、ＦＯ2 センサ２０ａの出力電圧ＦＶＯ
2 がリーン側からリッチ側（低から高）に変化したこと
を判断するための基準値であり、リッチ／リーンスライ
スレベルＦＬは、ＦＯ2 センサ２０ａの出力電圧ＦＶＯ
2 がリッチ側からリーン側（高から低）に変化したこと
を判断するための基準値である。また、リーン／リッチ
スライスレベルＦＨはリッチ／リーンスライスレベルＦ
Ｌよりも高い値に設定されており、ＦＯ2 センサ２０ａ
の出力電圧ＦＶＯ2 がスライスレベルＦＨあるいはＦＬ
を横切った際に、スライスレベルにヒステリシスを持た
せることで、制御ハンチングを防止している。

【００３８】この上下のスライスレベルＦＨ，ＦＬは、
予め、例えば１つないし２つの上記運転状態パラメータ
に基づいて実験などにより求められた値が第１のスライ
スレベルマップに格納されており、例えば、車速ＶPあ
るいはエンジン回転数ＮEが高くなるにつれてリーン／
リッチスライスレベルＦＨとリッチ／リーンスライスレ
ベルＦＬとの間隔が狭くなるような値となっている。ま
た、エンジン形式毎の特性により一概に言えないが、車
速ＶP あるいはエンジン回転数ＮE が高い程、下側のリ
ッチ／リーンスライスレベルＦＬを高い値に設定する。
尚、後述するステップS113において設定されるＲＯ2 セ
ンサ２０ｂの出力に対する第２のスライスレベルとして
の上下一組のリーン／リッチスライスレベルＲＨ，リッ
チ／リーンスライスレベルＲＬも同様である。

【００３９】次に、上記ステップS106からステップS107
へ進み、ＦＯ2 センサ２０ａの出力電圧ＦＶＯ2 がリー
ン／リッチスライスレベルＦＨを越えて空燃比リッチ側
のときセットされるＦＯ2 リッチフラグＦＬＡＧ3 の値
を参照し、ＦＬＡＧ3 ＝０で、前回ルーチン実行時、空
燃比リーン側であったときには、ステップS108で、ＦＯ
2 センサ２０ａの出力電圧ＦＶＯ2 がリーン／リッチス
ライスレベルＦＨ以上であるか否かを判別する。

【００４０】上記ステップS108では、ＦＶＯ2 ＜ＦＨの
とき、ステップS113へジャンプし、ＦＶＯ2 ≧ＦＨのと
き、すなわちＦＯ2 センサ２０ａの出力電圧ＦＶＯ2 が
リーン側からリッチ側へ移行してリーン／リッチスライ
スレベルＦＨを横切ったと判断されると、ステップS109
へ進んで、ＦＯ2 リッチフラグＦＬＡＧ3 をセットし
（ＦＬＡＧ3 ←１）、ステップS112で、ＦＯ2 反転カウ
ンタをカウントアップし（ＣＯＵＮＴFO2 ←ＣＯＵＮＴ
FO2 ＋１）、ステップS113へ進む。

【００４１】一方、上記ステップS107で、ＦＬＡＧ3 ＝
１であり、前回ルーチン実行時、空燃比リッチ側であっ
たときには、ステップS110へ分岐し、ＦＯ2 センサ２０
ａの出力電圧ＦＶＯ2 がリッチ／リーンスライスレベル
ＦＬより低いか否かを判別する。

【００４２】そして、上記ステップS110で、ＦＶＯ2 ≧
ＦＬのときには、ステップS113へジャンプし、ＦＶＯ2
＜ＦＬであり、ＦＯ2 センサ２０ａの出力電圧ＦＶＯ2
がリッチ側からリーン側へ移行してリッチ／リーンスラ
イスレベルＦＬを横切ったと判断されるときには、ステ
ップS111で、ＦＯ2 リッチフラグＦＬＡＧ3 をクリアす
ると（ＦＬＡＧ3 ←０）、前述のステップS112でＦＯ2
反転カウンタをカウントアップしてステップS113へ進
む。

【００４３】ステップS113以降は、ＲＯ2 センサ２０ｂ
に対する処理であり、ステップS113で、同様に、車速Ｖ
P 、エンジン回転数ＮE 、基本燃料噴射量ＴP 、ＲＯ2
センサ２０ｂによる空燃比補正量、ＲＯ2 センサ２０ｂ
による空燃比のリッチ／リーン側の補正方向などの運転
状態パラメータに基づいて、ＲＯＭ３３に記憶されてい
る第２のスライスレベルマップを参照し、ＲＯ2 センサ
２０ｂの出力に対する上下一組のリーン／リッチスライ
スレベルＲＨ，リッチ／リーンスライスレベルＲＬを設
定する。

【００４４】そして、ステップS114で、ＲＯ2 センサ２
０ｂの出力電圧ＲＶＯ2 がリーン／リッチスライスレベ
ルＲＨを越えて空燃比リッチ側のときセットされるＲＯ
2 リッチフラグＦＬＡＧ4 の値を参照し、ＦＬＡＧ4 ＝
０で、前回ルーチン実行時、空燃比リーン側であったと
きには、ステップS115で、ＲＯ2 センサ２０ｂの出力電
圧ＲＶＯ2 がリーン／リッチスライスレベルＲＨ以上で
あるか否かを判別する。

【００４５】上記ステップS115で、ＲＶＯ2 ＜ＲＨのと
きには、そのままルーチンを抜け、ＲＶＯ2 ≧ＲＨのと
きには、ＲＯ2 センサ２０ｂの出力電圧ＲＶＯ2 がリー
ン側からリッチ側に移行してリーン／リッチスライスレ
ベルＲＨを横切ったと判断し、ステップS116で、ＲＯ2
リッチフラグＦＬＡＧ4 をセットすると（ＦＬＡＧ4←
１）、ステップS119で、ＲＯ2 反転カウンタをカウント
アップし（ＣＯＵＮＴRO2 ←ＣＯＵＮＴRO2 ＋１）、ル
ーチンを抜ける。

【００４６】一方、上記ステップS114で、ＦＬＡＧ4 ＝
１であり、前回ルーチン実行時、空燃比リッチ側であっ
たときには、ステップS117へ分岐し、ＲＯ2 センサ２０
ｂの出力電圧ＲＶＯ2 がリッチ／リーンスライスレベル
ＲＬより低いか否かを判別する。

【００４７】そして、上記ステップS117で、ＲＶＯ2 ≧
ＲＬのときには、ルーチンを抜け、ＲＶＯ2 ＜ＲＬのと
きには、ＲＯ2 センサ２０ｂの出力電圧ＲＶＯ2 がリッ
チ側からリーン側に移行してリッチ／リーンスライスレ
ベルＲＬを横切ったと判断し、ステップS118で、ＲＯ2
リッチフラグＦＬＡＧ4 をクリアすると（ＦＬＡＧ4←
０）、前述のステップS119でＲＯ2 反転カウンタをカウ
ントアップしてルーチンを抜ける。

【００４８】そして、所定時間毎にルーチンが繰り返さ
れ、以上説明したステップS106〜S119において、ＦＯ2
センサ２０ａ及びＲＯ2 センサ２０ｂの各出力電圧ＦＶ
Ｏ2，ＲＶＯ2 がスライスレベルを横切る回数がカウン
トされ、ステップS105で、タイマの計数値ＴＭが設定時
間ＴＭＣＡＴ以上になると、ステップS105からステップ
S120へ分岐し、ＦＯ2 反転カウンタの計数値ＣＯＵＮＴ
FO2 が設定回数Ｎ以上となったか否かを判定する。

【００４９】上記ステップS120で、ＣＯＵＮＴFO2 ＜Ｎ
のときには、前述したステップS124〜S126を経てルーチ
ンを抜け、所定時間経過後に、再び、この触媒劣化診断
ルーチンが起動されてステップS120へ至り、ＣＯＵＮＴ
FO2 ≧Ｎのときには、ステップS121で、後述する触媒劣
化判定のサブルーチンを呼び出して触媒劣化判定を行な
い、ステップS122で、ＲＡＭ３４の診断終了フラグＦＬ
ＡＧ1 をセットし（ＦＬＡＧ1 ←１）、ステップS123
で、診断開始フラグＦＬＡＧ2 をクリアして（ＦＬＡＧ
2 ←０）ルーチンを抜ける。

【００５０】すなわち、排気温度が低い極低速運転時な
どにおいては、劣化していない十分活性な（新品に近
い）触媒であっても、ストレージ効果が低下するため、
ＲＯ2センサ２０ｂの出力振幅が大きく、スライスレベ
ルの変更では補正しきれず、正確に診断できないおそれ
があり、かつ、このとき、Ｏ2 センサの出力振幅周期が
長いことから、設定時間ＴＭＣＡＴを診断時間として、
この診断時間ＴＭＣＡＴ内でのＦＯ2 反転カウンタの計
数値ＣＯＵＮＴFO2 が設定回数Ｎ以上となったときにの
み、触媒劣化判定を行なうことにより、誤判定を防止す
るのである。

【００５１】一方、上記ステップS121における触媒劣化
判定のサブルーチンは、図３のフローチャートに示さ
れ、このサブルーチンでは、ステップS201で、ＲＯ2 反
転カウンタの計数値ＣＯＵＮＴRO2 の1/2 とＦＯ2 反転
カウンタの計数値ＣＯＵＮＴFO2 の1/2 との比、すなわ
ち、ＲＯ2 センサ２０ｂの出力が空燃比リッチ／リーン
で反転した回数とＦＯ2 センサ２０ａの出力が空燃比リ
ッチ／リーンで反転した回数との比（反転回数比）ＣＨ
ＡＮＴを算出する（ＣＨＡＮＴ←（ＣＯＵＮＴRO2 ／
２）／（ＣＯＵＮＴFO2 ／２））。

【００５２】次いで、ステップS2O2へ進み、上記ステッ
プS201で算出した反転回数比ＣＨＡＮＴが設定値ＮＧＣ
ＨＴを超過しているか否かを判別し、ＣＨＡＮＴ＞ＮＧ
ＣＨＴのとき触媒劣化と判断し、ステップS203で、バッ
クアップＲＡＭ３５にストアされている１回目触媒ＮＧ
フラグＦＬＡＧNG1 がセットされているかを調べ、まだ
１回目触媒ＮＧフラグＦＬＡＧNG1 がセットされておら
ずＦＬＡＧNG1 ＝０のときには、ステップS206で、１回
目触媒ＮＧフラグＦＬＡＧNG1 をセットして（ＦＬＡＧ
NG1 ←１）ルーチンを抜ける。

【００５３】また、前回のルーチン実行時に１回目触媒
ＮＧフラグＦＬＡＧNG1 がセットされており、上記ステ
ップS203で、ＦＬＡＧNG1 ＝１のときには、ステップS2
04で、バックアップＲＡＭ３５にストアされている２回
目触媒ＮＧフラグＦＬＡＧNG2 をセットし（ＦＬＡＧNG
2 ←１）、ステップS205で、ＥＣＳランプ４３を点灯あ
るいは点滅させるなどしてユーザーに触媒劣化の警告を
発し、ルーチンを抜ける。

【００５４】すなわち、エンジンを始動して触媒劣化診
断の結果、触媒劣化と判定されても、反転回数比ＣＨＡ
ＮＴに対する比較設定値ＮＧＣＨＴは、例えば排気ガス
エミッションの許容限界に設定してあり１回目の触媒劣
化判定では完全に触媒が劣化しているとは断定できない
ため、警告を発せず、エンジンを停止し、次にエンジン
を始動して触媒劣化診断を実行し、２回目の触媒劣化判
定がなされ、すなわち２回連続して触媒劣化と判定され
たとき、完全に触媒が劣化していると判定して警告を発
するのである。

【００５５】尚、このとき、バックアップＲＡＭ３５に
は、１回目、２回目触媒ＮＧフラグＦＬＡＧNG1 、ＦＬ
ＡＧNG2 がセットされ触媒劣化のトラブルデータとして
ストアされるので、ディーラにおけるトラブルシュート
の際に、ＥＣＵ３１のモニタランプの点滅コードあるい
はシリアルモニタ４４にて上記バックアップＲＡＭ３５
に記憶されているトラブルデータを読み出すことにより
容易に触媒の劣化を知ることができる。そして、触媒コ
ンバータ１９の交換後、上記バックアップＲＡＭ３５の
トラブルデータは、上記シリアルモニタ４４などを介し
てクリアされる。

【００５６】一方、上記ステップS202でＣＨＡＮＴ≦Ｎ
ＧＣＨＴのときには、ステップS207、ステップS208へと
進み、各ステップで、バックアップＲＡＭ３５にストア
されている１回目触媒ＮＧフラグＦＬＡＧNG1 及び２回
目触媒ＮＧフラグＦＬＡＧNG2 をクリアして（ＦＬＡＧ
NG1 ←０、ＦＬＡＧNG2 ←０）ルーチンを抜ける。

【００５７】触媒劣化時のＦＯ2 センサ２０ａとＲＯ2
センサ２０ｂの出力特性、ＦＯ2 センサ２０ａの出力電
圧ＦＶＯ2 とリーン／リッチスライスレベルＦＨ、リッ
チ／リーンスライスレベルＦＬとの関係、ＲＯ2 センサ
２０ｂの出力電圧とリーン／リッチスライスレベルＲ
Ｈ、リッチ／リーンスライスレベルＲＬとの関係を示す
タイムチャートをそれぞれ図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
に示す。

【００５８】触媒が劣化すると、ＦＯ2 センサ２０ａの
出力電圧ＦＶＯ2 の振幅に対しＲＯ2 センサ２０ｂの出
力電圧ＲＶＯ2 が所定の遅れを持って同様に振幅し、排
気温度の通常時にはＲＯ2 センサ２０ｂの出力電圧ＲＶ
Ｏ2 の振幅が比較的大きい（図７（ａ））。

【００５９】前述のように、各スライスレベルＦＨ，Ｆ
Ｌ，ＲＨ，ＲＬを車速ＶP 、エンジン回転数ＮE 等の運
転状態パラメータにより設定し、運転状態パラメータに
基づき、例えば、低車速、あるいはエンジン低回転域に
あり排気温度が通常状態と推定されるときには、図７
（ｂ），（ｃ）に示すように、スライスレベルＦＨ，Ｆ
Ｌの間隔、及び、スライスレベルＲＨ，ＲＬの間隔を比
較的広くなるような値とすることで、各Ｏ2 センサ２０
ａ，２０ｂの出力電圧ＦＶＯ2 ，ＲＶＯ2 が、各スライ
スレベルＦＨ，ＦＬ、及び、ＲＨ，ＲＬを横切る際の制
御ハンチングを有効に防止して、確実に出力電圧ＦＶＯ
2 ，ＲＶＯ2 の振幅を捕らえることができ、スライスレ
ベルを横切る回数を正確にカウントして適切な触媒劣化
診断が行なわれる。

【００６０】一方、触媒劣化時において排気温度が比較
的高い場合には、図８（ａ）に示すようにＲＯ2 センサ
２０ｂの出力電圧ＲＶＯ2 の振幅が小さくなる。この場
合においても、前述のように、運転状態パラメータに基
づき各スライスレベルＦＨ，ＦＬ，ＲＨ，ＲＬを設定
し、例えば、高車速、あるいはエンジン高回転域にあ
り、排気温度が高いと推定されるときには、図８
（ｂ），（ｃ）に示すように、スライスレベルＦＨ，Ｆ
Ｌの間隔、及び、スライスレベルＲＨ，ＲＬの間隔が狭
くなるような値とし、エンジン形式毎によって傾向が異
なり一概には言えないが、本実施例においては推定によ
り排気温度が高い程、リッチ／リーンスライスレベルＦ
Ｌ，ＲＬを高い値に設定するようにしているので、ＲＯ
2 センサ２０ｂの出力電圧ＲＶＯ2 の振幅が小さくなっ
ても、確実にこの出力電圧ＲＶＯ2 の振幅を捕らえるこ
とができ、誤判定を生じることなく的確に触媒の劣化診
断が行なわれる。

【００６１】尚、図９（ａ）に触媒正常時のＦＯ2 セン
サ２０ａとＲＯ2 センサ２０ｂの出力特性を、同（ｂ）
にＦＯ2 センサ２０ａの出力電圧ＦＶＯ2 とスライスレ
ベルＦＨ，ＦＬとの関係を、同（ｃ）にＲＯ2 センサ２
０ｂの出力電圧ＲＶＯ2 とスライスレベルＲＨ，ＲＬと
の関係をそれぞれ示す。

【００６２】触媒正常時においては、ＲＯ2 センサ２０
ｂの出力電圧ＲＶＯ2 はほとんど振幅せず、この出力電
圧ＲＶＯ2 がスライスレベルＲＨ，ＲＬを横切る回数は
極めて少なく反転回数比ＣＨＡＮＴは設定値ＮＧＣＨＴ
以下となり、触媒正常状態と判断されるのである。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、触
媒コンバータ上流側の第１の空燃比センサの出力に対す
る第１のスライスレベルと、触媒コンバータ下流側の第
２の空燃比センサの出力に対する第２のスライスレベル
とを、それぞれ、エンジンの運転状態パラメータに基づ
いて設定し、上記第１の空燃比センサの出力が上記第１
のスライスレベルを横切る回数と、上記第２の空燃比セ
ンサの出力が上記第２のスライスレベルを横切る回数と
の比に基づいて、上記触媒コンバータの触媒劣化を判定
するため、運転状態によって変化する触媒コンバータ下
流側の第２の空燃比センサの出力振幅の影響を回避し、
触媒劣化診断の際の誤判定を防止することができるなど
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】触媒劣化診断手順を示すフローチャートの１

【図２】触媒劣化診断手順を示すフローチャートの２

【図３】触媒劣化判定手順を示すフローチャート

【図４】タイマルーチンを示すフローチャート

【図５】エンジン制御系の概略構成図

【図６】電子制御系の回路構成図

【図７】触媒劣化時のＯ2 センサ出力特性とスライスレ
ベルとの関係を示すタイムチャート

【図８】触媒劣化時における排気高温時のＯ2 センサ出
力特性とスライスレベルとの関係を示すタイムチャート

【図９】触媒正常時のＯ2 センサ出力特性とスライスレ
ベルとの関係を示すタイムチャート

【図１０】従来例に係わり、（ａ）は触媒正常時のＯ2
センサ出力特性を示すタイムチャート、（ｂ）は触媒劣
化時のＯ2 センサ出力特性とスライスレベルとの関係を
示すタイムチャート

【図１１】従来例に係わり、触媒劣化時における排気高
温時のＯ2 センサ出力特性とスライスレベルとの関係を
示すタイムチャート

【符号の説明】

１ …エンジン １９ …触媒コンバータ ２０ａ …第１の空燃比センサ ２０ｂ …第２の空燃比センサ ＦＨ，ＦＬ…第１のスライスレベル ＲＨ，ＲＬ…第２のスライスレベル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気通路に介装した触媒コンバータの上
   流側に第１の空燃比センサを配設するとともに下流側に
   第２の空燃比センサを配設するエンジンの触媒劣化検出
   方法において、 エンジンの運転状態パラメータに基づいて、上記第１の
   空燃比センサの出力に対する第１のスライスレベルを設
   定する手順と、 エンジンの運転状態パラメータに基づいて、上記第２の
   空燃比センサの出力に対する第２のスライスレベルとを
   設定する手順と、 上記第１の空燃比センサの出力が上記第１のスライスレ
   ベルを横切る回数と、上記第２の空燃比センサの出力が
   上記第２のスライスレベルを横切る回数との比に基づい
   て、上記触媒コンバータの触媒劣化を判定する手順とを
   備えたことを特徴とするエンジンの触媒劣化検出方法。