JPH07225203A

JPH07225203A - 触媒コンバータの劣化検出装置

Info

Publication number: JPH07225203A
Application number: JP6018717A
Authority: JP
Inventors: Shinya Fujimoto; 伸哉藤本; Yasushi Ouchi; 裕史大内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1994-02-15
Publication date: 1995-08-22
Also published as: US5591905A

Abstract

(57)【要約】【目的】触媒コンバータの劣化を確実に検出できる触
媒コンバータの劣化検出装置を得ること。【構成】触媒活性化判定手段Ａ１によりエンジン１の
排気ガスＧ中の有害成分を除去する触媒コンバータ１２
中の触媒が活性化しているか否かを判定し、前記触媒が
活性化していると触媒活性化判定手段Ａ１が判定したと
きのみ前記触媒の劣化を触媒劣化判定手段Ａ２により判
定する。【効果】触媒コンバータが活性化していないときに
は、触媒の劣化を判定しないことにより、劣化の誤判定
を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関（以下「エ
ンジン」と称する）の排気ガス浄化のための触媒コンバ
ータの劣化検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの排気ガス浄化のため
に、該排気ガス中の有害成分であるＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ
を同時に除去する三元触媒を用いた触媒コンバータが用
いられている。一方、エンジンの燃焼効率は該エンジン
に吸入される混合気の空燃比により変化するため、該空
燃比が運転状態に応じた最適値（例えば１４．７）とな
るように、空燃比フィードバック制御が行われている。
この空燃比フィードバック制御においては、従来、エン
ジンの排気管の前記触媒コンバータよりも上流位置の排
気管マニホールドの集合部分等にＯ₂ センサ等の空燃比
センサを設け、この空燃比センサからの信号により空燃
比のフィードバック制御を行っていた（以下、「シング
ル空燃比センサシステム」と称する）。

【０００３】しかるに、シングル空燃比センサシステム
では空燃比センサを１個のみ設けているので、該空燃比
センサの出力特性のバラツキにより制御精度の悪化が生
じる。そのため、かかる空燃比センサの出力特性のバラ
ツキ、及びエンジンの燃料噴射弁等の部品のバラツキ、
経時変化を保証するために、触媒コンバータの下流側に
第二の空燃比センサを設けて、上流側の空燃比センサと
共に二重に空燃比フィードバックを行う制御システム
（以下、「ダブル空燃比センサシステム」と称する）が
提案されている（例えば、米国特許第３，９３９，６５
４号公報）。

【０００４】このダブル空燃比センサシステムは、次の
理由により触媒コンバータの下流側の空燃比センサの出
力特性のバラツキが少なく、安定した空燃比フィードバ
ック制御ができるという利点を有している。（１）触媒コンバータの下流では、排気温が低いので熱
的影響が少ない。（２）触媒コンバータの下流では、種々の有害物質が触
媒により除去されているので、空燃比センサの被毒が少
ない。（３）触媒コンバータの下流では、排気ガスは十分に混
合されており、しかも排気ガス中の酸素濃度は平衡状態
に近い値になっている。

【０００５】ところで、触媒コンバータの触媒は、車両
を通常考えられる使用条件の範囲内で使用している限
り、その機能が著しく低下しないように設計されてい
る。しかし、該車両のユーザが燃料として誤って有鉛ガ
ソリンを使用するとか、車両使用中に何らかの原因でハ
イテンションコードが抜けて失火してしまった場合など
には、触媒の機能が著しく低下することがある。前者の
場合には、ユーザは全く気づかず、また、後者の場合に
はハイテンションコードを挿入し直せばよいので、触媒
を交換せずに車両を走行させ、触媒コンバータが劣化し
て排気ガスを浄化しないまま走行している場合がある。

【０００６】上述のダブル空燃比センサシステムにおい
ては、触媒の機能が劣化すると、ＨＣ，ＣＯ，Ｈ₂ 等の
未然ガスが下流側に排出されてしまうので、下流側の空
燃比センサが影響を受け、出力特性が変化する場合があ
る。その結果、燃費の悪化、ドライバビリティの悪化、
ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘエミッションの悪化を来すという問
題点があった。

【０００７】このため、触媒コンバータの劣化を検出す
る触媒コンバータの劣化検出装置が提案されている。例
えば、図１１は特開平５−９８９４９号公報に示された
従来の触媒コンバータの劣化検出装置を示す図であり、
図１１において、１はエンジン、１５はエンジン１の排
気ガスを排出する排気管、１２は排気ガス中の有害成分
ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒を収納す
る触媒コンバータ、１０は触媒コンバータ１２の上流側
に設けられ、排気ガス中の酸素成分の濃度に応じた空燃
比信号Ｖ１を発生する第一の空燃比センサ、１１は触媒
コンバータ１２の下流側に設けられ、同じく排気ガス中
の酸素成分の濃度に応じた空燃比信号Ｖ２を発生する第
二の空燃比センサ、１１１は触媒コンバータ１２中の触
媒の劣化を検出する触媒劣化検出装置、１１２は該触媒
が劣化したときに警報を発生する警報手段である。

【０００８】次に動作について説明する。この触媒コン
バータの劣化検出装置では、触媒コンバータ１２の上、
下流に設けられた空燃比センサ１０，１１からの出力電
圧値である空燃比信号Ｖ１，Ｖ２と所定電圧値とで形成
される面積相当値Ｓと、前記出力電圧値が該所定電圧値
に対して反転する反転周期Ｔとが触媒劣化検出装置１１
１で前記空燃比センサ１０，１１毎に演算され、また、
触媒劣化検出装置１１１により、この面積相当値Ｓと反
転周期Ｔあるいは両者の組み合わせにより触媒の劣化判
定パラメータが演算され、この劣化判定パラメータを所
定値と比較することにより触媒の劣化が判定される。触
媒が劣化していると判定された場合には、警報手段１１
２により警報が発せられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の触媒コンバータ
の劣化検出装置は以上のように構成されているので、触
媒が十分に活性化していない場合には、劣化していない
触媒であっても、劣化していると誤判定してしまう問題
点があった。

【００１０】請求項１および請求項２の発明は上記のよ
うな問題点を解消するためになされたもので、触媒コン
バータ中の触媒が活性化してる時のみ該触媒の劣化の判
定を行い、触媒の劣化の判定を正確に行うことのできる
触媒コンバータの劣化検出装置を得ることを目的とす
る。

【００１１】請求項２の発明は、触媒コンバータの温度
から触媒コンバータの活性化を容易にかつ正確に判定で
き、触媒コンバータの劣化の判定を正確に行うことので
きる触媒コンバータの劣化検出装置を得ることを目的と
する。

【００１２】請求項３の発明は、エンジンの運転状態か
ら触媒コンバータの活性化を容易にかつ正確に判定で
き、触媒コンバータの劣化の判定を正確に行うことので
きる触媒コンバータの劣化検出装置を得ることを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１または請求項２
の発明に係る触媒コンバータの劣化検出装置は、基本的
には触媒コンバータ中の触媒が活性化しているか否かを
判定する触媒活性化判定手段と、該触媒活性化判定手段
が触媒が活性化していると判定したときのみ該触媒の劣
化を判定する触媒劣化判定手段とを備えたものである。

【００１４】請求項３の発明に係る触媒コンバータの劣
化検出装置は、触媒コンバータの温度を検出する温度検
出手段を備え、該温度検出手段の出力値が所定範囲内に
あるときに前記触媒活性化判定手段が前記触媒コンバー
タが活性化していると判定するようにしたものである。

【００１５】請求項４の発明に係る触媒コンバータの劣
化検出装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態
検出手段を備え、該運転状態検出手段の出力値が所定範
囲内である時間が所定時間継続された後から前記出力値
が前記所定範囲外となった後所定時間後までの間を前記
触媒活性化判定手段が前記触媒コンバータが活性化して
いると判定するようにしたものである。

【００１６】

【作用】請求項１または請求項２の発明における触媒コ
ンバータの劣化検出装置は、触媒活性化判定手段により
触媒コンバータ中の触媒が活性化しているか否かを判定
し、該触媒が活性化しているときのみ触媒劣化判定手段
により該触媒の劣化を判定するので、正確な触媒コンバ
ータの劣化の判定ができる。

【００１７】請求項３の発明における触媒コンバータの
劣化検出装置は、温度検出手段により触媒コンバータの
温度を検出し、触媒コンバータの温度が所定範囲内にあ
るときに触媒コンバータが活性化していると判定するの
で、触媒コンバータの活性化を容易にかつ正確に判定で
き、正確な触媒コンバータの劣化の判定ができる。

【００１８】請求項４の発明における触媒コンバータの
劣化検出装置は、運転状態検出手段がエンジンの運転状
態を検出して、その検出値から触媒コンバータの活性化
を判定するので、触媒コンバータの活性化を容易にかつ
正確に判定でき、正確な触媒コンバータの劣化の判定が
できる。

【００１９】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの実施例の基本的構成を示す機能ブロッ
ク図であり、図１１に示した従来の触媒コンバータの劣
化検出装置の構成要素と同一の構成要素には同一の番号
を付してその説明を省略する。図１において、Ｇはエン
ジン１から排気される排気ガス、Ａ１は触媒コンバータ
１２中の触媒が活性化しているか否かを判定する触媒活
性化判定手段、Ａ２は触媒コンバータ１２中の触媒の劣
化を判定する触媒劣化判定手段、Ａ３はエンジン１の空
燃比制御を行う空燃比制御手段である。

【００２０】次に動作について説明する。エンジン１の
排気ガスＧは、触媒コンバータ１２により有害成分が除
去される。空燃比センサ１０，１１は排気ガスＧ中の酸
素濃度を検出して、該排気ガスＧ中の空燃比が理論空燃
比に対してリーン側かリッチ側かに応じて異なる空燃比
信号Ｖ１，Ｖ２を発生する。空燃比制御手段Ａ３はこの
空燃比信号Ｖ１，Ｖ２に基づいてエンジン１の空燃比制
御を行う。また、触媒活性化判定手段Ａ１は触媒コンバ
ータ１２が活性化しているか否かを判定し、触媒劣化判
定手段Ａ２に出力する。触媒劣化判定手段Ａ２は、触媒
活性化判定手段Ａ１が、触媒コンバータ１２が活性化し
ていると判定したときのみ、空燃比センサ１０，１１か
らの空燃比信号Ｖ１，Ｖ２に基づいて触媒劣化の判定を
行う。この触媒劣化判定手段Ａ２が触媒コンバータ１２
の触媒が劣化していると判定したときは、警報手段１１
２により警報を発する。

【００２１】次に本実施例の具体的な構成について説明
する。図２は本実施例のハードウェアの構成を示す構成
図である。本図においても図１１に示した従来の触媒コ
ンバータの劣化検出装置の構成要素と同一の構成要素に
は同一の番号を付してその説明を省略する。図２におい
て、２は吸入する空気の粉塵を吸着して除去するエアク
リーナ、３はエンジン１に混合気を供給する吸気管、４
は吸気管３の下流側とエンジン１との接続部に形成され
たインテークマニホールド、５は吸気管２の上流側に設
けられた燃料噴射用のインジェクタである。

【００２２】６は吸気管３からインテークマニホールド
４を経てエンジン１に吸入される空気量を測定する熱線
式空気量センサ（以下「ＡＦＳ」と称する）（運転状態
検出手段）、７は吸気管３内のインジェクタ５の下流側
に設けられたスロットル弁である。８はスロットル弁７
のスロットル開度を検出するスロットルセンサ、９はス
ロットルセンサ８と一体構造のアイドルスイッチであ
り、スロットル弁７の全閉時にアイドリング運転状態を
検出してオンする。

【００２３】１３は昇圧トランスから成る点火コイル
（運転状態検出手段）で、イグナイタ１４からの信号に
より点火を行うとともに、発生した点火信号をＥＣＵ２
１へ送出する。１４は点火コイル１３の一次巻線を通電
遮断するパワートランジスタから成るイグナイタ（運転
状態検出手段）である。１６はエンジン１の冷却水温度
Ｔを検出するサーミスタ型の水温センサ（運転状態検出
手段）、１８は電源となるバッテリ、１７はバッテリ１
８からの給電を開始させてイグニッション駆動させるた
めのキースイッチ、１９は種々の異常検出時に駆動され
る警報ランプである。

【００２４】２０はエンジン１を搭載した車両の車軸の
回転速度に比例した周波数のパルス信号を車速として出
力する車速センサ（運転状態検出手段）、２１は該車両
の各種の運転状態に応じてインジェクタ５及び警報ラン
プ１９等を駆動制御する電子式制御ユニット（以下、
「ＥＣＵ」と称する）（触媒活性化判定手段、触媒劣化
判定手段）、２２は触媒コンバータ１２の触媒温度を検
出する触媒温度センサ（温度検出手段）である。ＥＣＵ
２１には、ＡＦＳ６からの吸気量信号、スロットルセン
サ８からのスロットル開度信号、アイドルスイッチ９か
らのアイドル信号、各空燃比センサ１０，１１からの空
燃比信号Ｖ１，Ｖ２、点火コイル１３の通電遮断に基づ
く回転信号、水温センサ１６からの冷却水温度信号、車
速センサ２０からの車速信号及び触媒温度センサ２２か
らの触媒温度信号が車両の運転状態を示す信号として入
力される。

【００２５】ＥＣＵ２１は、キースイッチ１７の閉成に
よりバッテリ１８から給電されて機能し、空燃比信号Ｖ
１，Ｖ２及び運転状態に応答してインジェクタ５に対す
る燃料噴射量を生成して空燃比をフィードバック制御す
ると共に、異常発生時には警報ランプ１９に対する異常
信号を生成する。また、イグナイタ１４に対する点火信
号は、ＥＣＵ２１から生成されてもよい。

【００２６】図３はＥＣＵ２１の具体的な構成を示すブ
ロック図である。図３において、１００はマイクロコン
ピュータ、１０１は点火コイル１３から出力される回転
信号を波形整形して割込信号ＩＮＴとし、マイクロコン
ピュータ１００に出力する第一入力インタフェイス回
路、１０２は触媒温度センサ２２からの触媒温度信号、
空燃比センサ１０，１１からの空燃比信号Ｖ１，Ｖ２、
ＡＦＳ６からの吸気量信号、水温センサ１６からの水温
信号及びスロットルセンサ８からのスロットル開度信号
を取り込み、マイクロコンピュータ１００のＡ／Ｄ変換
器２０３に出力する第二入力インタフェイス回路、１０
３はアイドルスイッチ９からのアイドル信号及び車速セ
ンサ２０からの車速信号を取り込み、マイクロコンピュ
ータ１００の入力ポート２０４に出力する入力インタフ
ェイス、１０４はマイクロコンピュータ１００の出力ポ
ート２０７から出力される異常信号及び燃料噴射信号Ｊ
等を警報ランプ１９、インジェクタ５に出力する出力イ
ンタフェイス、１０５はキースイッチ１７を介してバッ
テリ１８に接続された電源回路である。

【００２７】マイクロコンピュータ１００は、空燃比信
号Ｖ１及びＶ２等に応じて空燃比フィードバック制御量
（以下、単に空燃比制御量という）を算出するＣＰＵ２
００と、点火コイル１３からの回転信号に基づいてエン
ジン１の回転周期を計測するフリーランニングのカウン
タ２０１と、各種の制御のための計時を行うタイマ２０
２と、第二入力インタフェイス１０２を介して入力され
るアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器２０３と、第三入力インタフェイス１０３を介して入
力されるアイドル信号を取り込む入力ポート２０４と、
ＣＰＵ２００のワークメモリとして使用されるＲＡＭ２
０５と、ＣＰＵ２００の動作プログラム等が記憶された
ＲＯＭ２０６と、出力インタフェイス１０４を介して各
種制御信号及び燃料噴射信号Ｊを出力するための出力ポ
ート２０７と、各要素２０１〜２０７をＣＰＵ２００に
結合するコモンバス２０８とから構成される。

【００２８】ＣＰＵ２００は、第一入力インタフェイス
１０１を介して割込信号ＩＮＴが入力されると、カウン
タ２０１の値を読み取ると共に、カウンタ２０１の今回
値と前回値との偏差からエンジン１の回転周期を算出し
てＲＡＭ２０５に格納する。

【００２９】次に、以上の如く構成された本実施例の触
媒コンバータの劣化検出装置の動作を、図４の機能ブロ
ック図、図５、図６の波形図及び図７、図８のフローチ
ャートを参照しながら説明する。

【００３０】最初に、本実施例の空燃比制御の方法を説
明する。図４はマイクロコンピュータ１００による空燃
比フィードバック制御演算動作を図式的に示す機能ブロ
ック図である。図４において、４１は第一の空燃比セン
サ１０からの空燃比信号Ｖ１に対してＰＩ（比例積分）
制御を行う第一のＰＩコントローラ、４２は第二の空燃
比センサ１１からの空燃比信号Ｖ２に対してＰＩ制御を
行う第二のＰＩコントローラである。

【００３１】各ＰＩコントローラ４１及び４２は、各空
燃比信号Ｖ１及びＶ２に基づいて各空燃比制御量Ｃ１及
びＣ２を演算するための演算手段を構成しており、第二
の空燃比制御量Ｃ２は、第一の空燃比制御量Ｃ１に対す
る補正量として作用する。また、第一の空燃比制御量Ｃ
１は空燃比補正量に相当し、これにより最終的なインジ
ェクタ５に対する燃料噴射信号Ｊをフィードバック制御
し、第二の空燃比信号Ｖ２を第二の目標値ＶＲ２に一致
させるようになっている。

【００３２】ＶＲ１及びＶＲ２は各空燃比信号Ｖ１及び
Ｖ２に対して予め設定された空燃比制御用の第一及び第
二の目標値であり、いずれも最適空燃比１４．７にほぼ
対応する電圧値に設定されているが、第二の目標値ＶＲ
２は、第一の目標値ＶＲ１よりもわずかに高い電圧値
（リッチ側、すなわち１４．７より小さい空燃比に対応
する）に設定されてもよい。

【００３３】ＦＲはＡＦＳ６により検出した吸入空気量
に対応した圧力から演算される基本燃料量、ＣＦは水温
センサ１６により検出された水温及びスロットルセンサ
８により検出されたスロットル開度に基づく加減速状態
に対応した燃料補正量、ＫＦは目標燃料量に対するイン
ジェクタ５の噴射時間補正係数、Ｑはインジェクタ５の
駆動時間に対する無駄時間補正量である。

【００３４】４３は第二の目標値ＶＲ２と空燃比信号Ｖ
２との偏差ΔＶ２を求めて第二のＰＩコントローラ４２
に入力する減算器、４４は第一の目標値ＶＲ１に第二の
空燃比制御量Ｃ２を加算して補正目標値ＶＴ１を求める
加算器、４５は補正目標値ＶＴ１と空燃比信号Ｖ１との
偏差ΔＶ１を求めて第一のＰＩコントローラ４１に入力
する減算器である。

【００３５】加算器４４は、第一のＰＩコントローラ４
１により演算される空燃比制御量Ｃ１を補正するための
補正手段を構成している。

【００３６】４６は第一のＰＩコントローラ４１からの
空燃比制御量Ｃ１に基本燃料量ＦＲを乗算して目標燃料
量Ｆ１を生成する乗算器、４７は目標燃料量Ｆ１に燃料
補正量ＣＦを乗算して補正燃料量Ｆを生成する乗算器、
４８は補正燃料量Ｆに噴射時間補正係数ＫＦを乗算して
インジェクタ５の駆動時間Ｇを生成する乗算器、４９は
駆動時間Ｇに無駄時間補正量Ｑを加算してインジェクタ
５に対する最終的な燃料噴射信号Ｊを生成する加算器で
ある。これらの乗算器４６〜４８及び加算器４９は、空
燃比制御量Ｃ１を燃料噴射信号Ｊに変換するための制御
量変換手段を構成している。

【００３７】次に、図５の波形図を参照しながら、この
実施例の具体的な空燃比制御動作について説明する。

【００３８】まず、図５の（２）に示すように、減算器
４３は、触媒コンバータ１２の下流側の空燃比センサ１
１からの第二の空燃比信号Ｖ２と第二の目標値ＶＲ２と
を比較して偏差ΔＶ２（＝ＶＲ２−Ｖ２）を生成し、第
二のＰＩコントローラ４２は、偏差ΔＶ２をＰＩ制御し
て空燃比制御量Ｃ２を演算する。

【００３９】一方、図５の（１）に示すように、加算器
４４は、第一の目標値ＶＲ１に空燃比制御量Ｃ２すなわ
ち補正量を加算し、第一の空燃比センサ１１に対する補
正目標値ＶＴ１（＝ＶＲ１＋Ｃ２）を生成する。また、
図５の（３）に示すように、減算器４５は、触媒１０の
上流側の第一の空燃比信号Ｖ１と補正目標値ＶＴ１とを
比較して偏差ΔＶ１（＝ＶＴ１−Ｖ１）を生成し、第一
のＰＩコントローラ４１は、偏差ΔＶ１をＰＩ制御して
フィードバック用の空燃比制御量Ｃ１を演算する。

【００４０】こうして、第一の空燃比信号Ｖ１に基づく
空燃比制御量Ｃ１は、図５の（３）の破線で示す偏差Δ
Ｖ２による補正のない状態から、図５の（３）の実線で
示す偏差ΔＶ２ひいては第二の空燃比制御量Ｃ２により
補正された状態となり、最終的な空燃比制御量となる。

【００４１】次に、ＡＦＳ６により検出された吸入空気
量から基本燃料量ＦＲを演算し、乗算器４６により、空
燃比制御量Ｃ１に基本燃料量ＦＲを乗算して目標燃料量
Ｆ１を求める。

【００４２】続いて、水温センサ１６からの水温に基づ
いてエンジン１の暖気状態に対応した補正量を演算する
と共に、この補正量とスロットルセンサ８からのスロッ
トル開度とに基づいて加減速状態を検出し、加減速状態
に対応した補正量等により燃料補正量ＣＦを演算する。
そして、乗算器４７により、目標燃料量Ｆ１に燃料補正
量ＣＦを乗算して、最終的な燃料噴射量に相当する燃料
補正量Ｆを求める。

【００４３】さらに、乗算器４８は、補正燃料量Ｆに噴
射時間補正係数ＫＦを乗算してインジェクタ５の駆動時
間Ｇを求め、加算器４９は、駆動時間Ｇに無駄時間補正
量Ｑを加算して、インジェクタ５に対する最終的な燃料
噴射信号Ｊを求める。

【００４４】このように、第二の空燃比センサ１１から
の空燃比信号Ｖ２を用いて、第一の空燃比センサ１０に
対する目標値ＶＲ１を補正することにより、触媒コンバ
ータ１２の下流側の空燃比信号Ｖ２が第二の目標値ＶＲ
２となるように空燃比フィードバック制御が行われる。

【００４５】すなわち、触媒コンバータ１２の下流側の
空燃比信号Ｖ２がリーン側（空燃比が１４．７より大）
を示せば、燃料噴射信号Ｊが長く設定されて、空燃比は
リッチ側に制御される。また、触媒コンバータ１２の下
流側の空燃比信号Ｖ２がリッチ側（空燃比が１４．７よ
り小）を示せば、燃料噴射信号Ｊが短く設定されて、空
燃比はリーン側に設定される。

【００４６】ところで、触媒コンバータ１２が劣化する
と第二の空燃比センサ１１の出力電圧である空燃比信号
Ｖ２は変化する。この状態を図６に示す。

【００４７】図６の（１）はエンジン１が定常運転をし
ている状態での、第一の空燃比センサ１０の出力電圧で
ある空燃比信号Ｖ１の波形を示し、図６の（２）は触媒
コンバータ１２の触媒が正常であるときの第二の空燃比
センサ１１からの空燃比信号Ｖ２を示し、図６の（３）
は前記触媒が劣化したときの空燃比信号Ｖ２の波形を示
す。また、図６の（４）はエンジン１の定常運転時の触
媒コンバータ１２の触媒温度Ｔｃを示す。

【００４８】図６の（４）において、Ｔｃ１は触媒コン
バータ１２中の触媒が効率よく酸化還元している活性化
温度であり、触媒がこの活性化温度Ｔｃ１以上である期
間ｔ０における、空燃比信号Ｖ２は、図６（２）より、
触媒が正常である場合は、触媒の浄化作用により、ほぼ
一定の電圧値を取る。また、図６（３）より、触媒が劣
化している場合は、触媒の浄化作用が低下しているた
め、図６（１）の空燃比信号Ｖ１と同様に正弦波状の出
力波形となる。この空燃比信号Ｖ２の波形の変化により
触媒コンバータ１２中の触媒の劣化を検出できる。

【００４９】しかしながら、図６の（２）〜（４）に示
すように、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔｃ１よりも低い
とき、すなわち触媒が効率よく酸化還元反応を行ってい
ないときには、空燃比信号Ｖ２は触媒が劣化していなく
とも触媒劣化時と同様の波形を示し、空燃比信号Ｖ２の
波形から触媒の劣化を判定すると、劣化していないのに
劣化していると誤判定してしまうので、本実施例では触
媒の温度が活性化温度Ｔｃ１以上になったときのみ触媒
の劣化の判定を行う。

【００５０】図７は、この触媒活性化の判定処理動作を
示すフローチャートである。図７において、まず、マイ
クロコンピュータ１００は触媒温度センサ２２から、第
二入力インタフェイス回路１０２を介して触媒温度Ｔｃ
を読み込み（ステップＳＴ７０１）、この読み込まれた
触媒温度ＴｃをＲＯＭ２０６に記憶された活性化温度Ｔ
ｃ１と比較する（ステップＳＴ７０２）。触媒温度Ｔｃ
が活性化温度Ｔｃ１よりも高いときには触媒は活性化し
ていると判定して触媒活性化フラグを“１”として（ス
テップＳＴ７０３）、触媒活性化判定処理を終了する。
また、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔｃ１よりも低いとき
には、触媒は活性化していないと判定して触媒活性化フ
ラグを“０”として（ステップＳＴ７０４）、触媒活性
化判定処理を終了する。

【００５１】次に、図８のフローチャートを参照しなが
ら本実施例の触媒劣化判定処理動作を説明する。触媒劣
化の判定処理を行う場合には、まず、マイクロコンピュ
ータ１００は、エンジン１の運転状態が所定の運転状態
にあるか否かを判定する（ステップＳＴ８０１）。ここ
で、所定の運転状態とは触媒コンバータの劣化を判定す
るのに適した状態のことであり、エンジン１がそのアイ
ドリング状態又は加減速状態を除いた定常状態にあるこ
とである。また、この判定は、ＥＣＵ２１に入力される
吸気量信号、スロットル開度信号、アイドル信号、回転
信号、冷却水温度信号、車速信号等の運転状態を示す信
号に基づいて行う。この判定の結果、エンジン１が所定
運転状態になければ触媒劣化判定処理を終了する。

【００５２】また、エンジン１が所定の運転状態にあれ
ば、マイクロコンピュータ１００は、ステップＳＴ８０
２に進み、触媒活性化フラグが“１”であるか否かを判
定する。触媒活性化フラグが“１”でなければ、触媒劣
化判定処理を終了する。触媒活性化フラグが“１”であ
れば触媒が活性化しているのであるから、マイクロコン
ピュータ１００は、触媒活性化の判定をするために第
一、第二の空燃比センサ１０，１１の出力電圧である空
燃比信号Ｖ１，Ｖ２を読み込む（ステップＳＴ８０
３）。

【００５３】次に、マイクロコンピュータ１００は、読
み込んだ空燃比信号Ｖ１，Ｖ２に基づいて触媒劣化判定
パラメータＣＨＫを演算処理する（ステップＳＴ８０
４）。この演算処理においては、まず空燃比信号と所定
電圧値とにより形成されるグラフ上の面積相当値Ｓと、
空燃比信号が前記所定電圧値に関して反転する周期Ｔｔ
とを、空燃比信号Ｖ１，Ｖ２につきそれぞれ求める。空
燃比信号Ｖ１につき求まった面積相当値をＳｆ、反転周
期をＴｔｆ、空燃比信号Ｖ２につき求まった面積相当値
をＳｒ、反転周期をＴｔｒとすると、触媒劣化判定パラ
メータＣＨＫは、演算式ＣＨＫ＝（Ｓｒ／Ｔｔｒ）／
（Ｓｆ／Ｔｔｆ）により演算される。これはそれぞれの
反転周期当たりの面積相当値の比を求めることとなる。

【００５４】このようにして求めた触媒劣化判定パラメ
ータＣＨＫを次に所定値と比較する（ステップＳＴ８０
５）。触媒劣化判定パラメータＣＨＫが所定値より大き
い場合、すなわち図６の（３）に示すように第二の空燃
比信号Ｖ２が短い周期の間に大きな電圧値で変動し、そ
の第一の空燃比信号Ｖ１の変動の割合に対する比が所定
値より大きい場合には、マイクロコンピュータ１００は
触媒コンバータ１２の触媒が劣化していると判定し（ス
テップＳＴ８０６）、警告ランプ１９を点灯し（ステッ
プＳＴ８０７）、運転者に触媒の劣化を警告して触媒劣
化判定処理を終了する。また、触媒劣化判定パラメータ
ＣＨＫが所定値より小さい場合、すなわち空燃比信号Ｖ
２の変動が小さく空燃比信号Ｖ１の変動の割合に対する
比が所定値より小さい場合には、マイクロコンピュータ
１００は触媒が正常であると判定し（ステップＳＴ８０
８）、警告ランプ１９が点灯している場合はそれを消灯
し（ステップＳＴ８０９）、点灯していない場合にはそ
のままとして触媒劣化判定処理を終了する。以上の処理
により触媒が活性化しているときのみ触媒コンバータ１
２の劣化の判定が行われる。

【００５５】なお、本実施例においては第一、第二の空
燃比信号Ｖ１、Ｖ２から触媒劣化判定パラメータＣＨＫ
を求めたが、第二の空燃比信号Ｖ２のみから触媒劣化判
定パラメータＣＨＫを求めるようにしてもよい。また、
触媒劣化判定パラメータＣＨＫを比較する所定値はエン
ジン１の運転状態に応じて変化するようにしてもよい。

【００５６】実施例２．次に、本発明の実施例２につい
て説明する。この実施例２のハードウェアの構成は図２
及び図３に示した実施例１の構成と同一であるのでその
説明を省略する。また、この実施例２の空燃比制御動作
は、図４の機能ブロック図、図５の波形図を用いて説明
した実施例１の空燃比制御動作と同一であるので、その
説明も省略する。

【００５７】以下、図９のフローチャート及び図１０の
波形図を参照しながら本実施例の触媒活性化判定処理動
作について説明する。

【００５８】まず、マイクロコンピュータ１００は、こ
の触媒活性化判定処理がキースイッチ１７オン後初めて
の触媒活性化判定処理であるか否かを判定し（ステップ
ＳＴ９０１）、初めての触媒活性化判定処理であれば触
媒活性化フラグを“０”とし、カウンタ２０１の計数値
（以下、「ＣＮＴ」と表記する）を“０”として（ステ
ップＳＴ９０２）、ステップＳＴ９０３に進む。初めて
の触媒活性化判定処理でなければそのままステップＳＴ
９０３に進む。

【００５９】ステップＳＴ９０３では、マイクロコンピ
ュータ１００は、前述した吸気量信号、スロットル開度
信号、アイドル信号、回転信号、冷却水温度信号、車速
信号等のエンジン１の運転状態を示す信号を読み込む。
次に、マイクロコンピュータ１００は、読み込んだ信号
により、エンジン１が触媒コンバータ１２の触媒温度Ｔ
ｃが上昇する運転状態にあるか否かを判定する（ステッ
プＳＴ９０４）。これは、図１０の（４）に示すよう
に、例えばエンジン１の吸気量Ｑａが所定の吸気量Ｑａ
１より多いか少ないかにより判定し、吸気量Ｑａが吸気
量Ｑａ１より多いときに触媒温度Ｔｃが上昇する運転状
態にあると判定する。

【００６０】触媒温度Ｔｃが上昇する運転状態にあると
きは、計数値ＣＮＴを１だけインクリメントし（ステッ
プＳＴ９０５）、続いて触媒温度Ｔｃが触媒活性化の状
態まで上昇したとき、すなわち活性化温度Ｔｃ１を取る
ときの最大計数値ＣＮＴｍａｘと現在の計数値ＣＮＴと
を比較する（ステップＳＴ９０６）。この比較により計
数値ＣＮＴが最大計数値ＣＮＴｍａｘ以上であるときは
計数値ＣＮＴを最大計数値ＣＮＴｍａｘとしてそのまま
保持するとともに触媒活性化フラグを“１”とする（ス
テップＳＴ９０７）。また、ステップＳＴ９０６での比
較の結果計数値ＣＮＴが最大計数値ＣＮＴｍａｘよりも
小さいときには、そのまま触媒活性化判定処理を終了す
る。計数値ＣＮＴが最大計数値ＣＮＴｍａｘよりも小さ
いということは、図１０の（５）に示すように、エンジ
ン１は触媒コンバータ１２の触媒温度Ｔｃが上昇する運
転状態にあるが（図１０の（４）のｔａ期間）、カウン
タ２０１の計数値ＣＮＴがまだ最大計数値ＣＮＴｍａｘ
まで達していず、触媒コンバータ１２中の触媒が活性化
する活性化温度Ｔｃ１まで温まっていないことを意味す
る。また、計数値ＣＮＴが最大計数値ＣＮＴｍａｘ以上
であるということは、図１０の（５），（６）に示すよ
うに、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔｃ１以上で触媒が活
性化時点ｔ１以降になっていることを示す。したがっ
て、この場合には触媒活性化フラグを“１”として触媒
が活性化していることを示すとともに、図１０（５）の
如く、計数値ＣＮＴを最大計数値ＣＮＴｍａｘに保持す
るのである。

【００６１】ステップＳＴ９０４の判断によりエンジン
１の運転状態が触媒温度Ｔｃが上昇する運転状態ではな
いと判定された場合には、カウンタ２０１の計数値ＣＮ
Ｔを１だけデクリメントし（ステップＳＴ９０８）、続
いてこのデクリメントした計数値ＣＮＴが０より小さ
い、すなわち０か負であるか否かを判定する（ステップ
ＳＴ９０９）。計数値ＣＮＴが０か負である場合には、
計数値ＣＮＴを０とするとともに触媒活性化フラグを
“０”として（ステップＳＴ９１０）触媒活性化判定処
理を終了し、計数値ＣＮＴが正である場合には、そのま
ま触媒活性化判定処理を終了する。エンジン１が触媒温
度Ｔｃを上昇させる運転状態にないということは、エン
ジン１の吸気量が図１０の（４）の吸気量Ｑａ１よりも
少ない運転状態にあることを示し、計数値ＣＮＴが正で
あるということは、図１０の（５），（６）より、触媒
温度Ｔｃが活性化温度Ｔｃ１より高く触媒は活性状態に
あって、かつその活性状態にある期間ｔ０のうち触媒温
度Ｔｃが下降している期間ｔｂにあることを意味する。
したがって、この場合には触媒活性化フラグを“１”の
ままにして触媒活性化判定処理を終了するのである。ま
た、エンジン１が触媒温度Ｔｃを上昇させる運転状態に
なく、計数値ＣＮＴが０か負であるということは、図１
０の（５）より、触媒コンバータ１２は図１０の（４）
の期間ｔ０に入る以前の状態か、図１０の（５）の時刻
ｔ２以後の状態にあることを意味し、したがってこの場
合にはカウンタ２０１の計数値ＣＮＴを０とするととも
に、触媒活性化フラグを“０”として触媒コンバータ１
２が活性化していないことを表示するのである。

【００６２】本実施例においてはエンジン１の運転状態
を判定するのに吸気量Ｑａを用いたが、これに限定され
ることなく、運転状態判定のための信号として、エンジ
ン１の回転数信号、吸気管圧力信号、冷却水温度信号、
車速信号等を組み合わせて、触媒コンバータ１２の温度
上昇を判定するようにしてもよい。また、カウンタ２０
１の計数値ＣＮＴの増減を判定する条件として、計数値
ＣＮＴの増加条件、計数値ＣＮＴの減少条件として個別
の設定し、若しくは計数値ＣＮＴの増減量を個別に設定
する等の処理を追加することにより、より正確な触媒活
性化判定が可能となる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、請求項１または請求項２
の発明によれば、触媒活性化判定手段により触媒コンバ
ータ中の触媒が活性化しているか否かを判定し、該触媒
が活性化しているときのみ触媒劣化判定手段により該触
媒の劣化を判定するように構成したので、触媒の温度が
酸化、還元反応できる温度以上に達していない状態で触
媒の劣化判定を行った場合に生じる誤判定を回避して、
正確で高精度に触媒コンバータの劣化の判定ができる効
果がある。

【００６４】請求項３の発明によれば、温度検出手段に
より触媒コンバータの温度を検出し、触媒コンバータの
温度が所定範囲内にあるときに触媒コンバータが活性化
していると判定するように構成したので、触媒コンバー
タの活性化を容易にかつ正確に判定でき、正確で高精度
に触媒コンバータの劣化の判定ができる効果がある。

【００６５】請求項４の発明によれば、運転状態検出手
段がエンジンの運転状態を検出して、その検出値から触
媒コンバータの活性化を判定するように構成したので、
触媒コンバータの活性化を容易にかつ正確に判定でき、
正確で高精度に触媒コンバータの劣化の判定ができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による触媒コンバータの劣
化検出装置の基本的構成を示す機能ブロック図である。

【図２】実施例１の触媒コンバータの劣化検出装置のハ
ードウェアの構成を示す構成図である。

【図３】実施例１の触媒コンバータの劣化検出装置のＥ
ＣＵの具体的な構成を示すブロック図である。

【図４】実施例１の触媒コンバータの劣化検出装置のマ
イクロコンピュータによる空燃比フィードバック制御演
算動作を図式的に示す機能ブロック図である。

【図５】実施例１の触媒コンバータの劣化検出装置のマ
イクロコンピュータによる空燃比フィードバック制御演
算動作を示す波形図である。

【図６】実施例１の触媒コンバータの劣化検出装置のマ
イクロコンピュータによる空燃比フィードバック制御演
算動作時の触媒正常時、劣化時の空燃比信号波形と触媒
温度とを示す波形図である。

【図７】実施例１の触媒コンバータの劣化検出装置の触
媒活性化判定処理動作を示すフローチャートである。

【図８】実施例１の触媒コンバータの劣化検出装置の触
媒劣化判定処理動作を示すフローチャートである。

【図９】この発明の実施例２による触媒コンバータの劣
化検出装置の触媒活性化判定処理動作を示すフローチャ
ートである。

【図１０】実施例２の触媒コンバータの劣化検出装置の
触媒活性化判定処理動作時の各種信号波形を示す波形図
である。

【図１１】従来の触媒コンバータの劣化検出装置の構成
の一部を示す構成図である。

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）６空気量センサ（運転状態検出手段）１２触媒コンバータ１３点火コイル（運転状態検出手段）１４イグナイタ（運転状態検出手段）１６水温センサ（運転状態検出手段）２０車速センサ（運転状態検出手段）２２触媒温度センサ（温度検出手段）Ａ１触媒活性化判定手段Ａ２触媒劣化判定手段Ｇ排気ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｎ 27/26 ３９１Ｚ 27/409

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気ガス中の有害成分を除去
する触媒コンバータ中の触媒が活性化しているか否かを
判定する触媒活性化判定手段と、前記触媒が活性化して
いると前記触媒活性化判定手段が判定したときのみ前記
触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段とを備えた触媒
コンバータの劣化検出装置。
【請求項２】内燃機関の排気ガスを排出する排気管の
途中に設けられた触媒コンバータと、この触媒コンバー
タの上流側に設けられ前記排気ガス中の酸素濃度に応じ
た空燃比信号を発生する第一の空燃比センサと、前記触
媒コンバータの下流側に設けられ前記排気ガス中の酸素
濃度に応じた空燃比信号を発生する第二の空燃比センサ
と、前記第一，第二の空燃比センサからの出力信号を基
に触媒の劣化を検出する触媒劣化検出手段とを備えた触
媒コンバータの劣化検出装置において、前記触媒コンバ
ータ中の触媒が活性化しているか否かを判定する触媒活
性化判定手段が備えられ、前記触媒劣化検出手段は前記
触媒活性化判定手段によって触媒が活性化していると判
定されたときのみ触媒の劣化を判定することを特徴とす
る触媒コンバータの劣化検出装置。
【請求項３】前記触媒コンバータの温度を検出する温
度検出手段を備え、該温度検出手段の出力値が所定範囲
内にあるときに前記触媒活性化判定手段が前記触媒が活
性化していると判定することを特徴とする請求項１また
は２記載の触媒コンバータの劣化検出装置。
【請求項４】前記内燃機関の運転状態を検出する運転
状態検出手段を備え、該運転状態検出手段の出力値が所
定範囲内である時間が所定時間継続された後から前記出
力値が前記所定範囲外となった後所定時間後までの間を
前記触媒が活性化していると前記触媒活性化判定手段が
判定することを特徴とする請求項１または２記載の触媒
コンバータの劣化検出装置。