(57)【要約】【課題】診断成立に必要な期間にわたって診断条件が充足されない状況であっても診断が可能な触媒劣化診断装置を提供する。【解決手段】触媒劣化診断装置を、上流側空燃比検出手段５３及び下流側空燃比検出手段５４と、診断実行条件が充足された際に各空燃比検出手段の出力変化量をそれぞれ積算する空燃比変化量積算手段と、上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が診断確定閾値を超過した際に、上流側、下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値の比が所定の判定閾値を超過した場合に触媒劣化判定を確定させる判定手段１００とを備え、空燃比変化量積算手段は、上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が診断確定閾値に達する前に診断実行条件が非充足となった場合に、各出力変化量積算値を保持するとともに、その後診断実行条件が再度充足した場合に、保持値を初期値として各出力変化量積算値の積算を再開する構成とする。【選択図】図４
2016160776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排ガスが導入される触媒コンバータの劣化を診断する触媒劣化診断装置であって、
前記触媒コンバータに導入される前記排ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記触媒コンバータから排出される前記排ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
所定の診断実行条件が充足された際に前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をそれぞれ演算する空燃比変化量積算手段と、
前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が所定の積算終了閾値を超過した際に、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値に対する前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値の比が所定の判定閾値を超過した場合に触媒劣化判定を確定させる判定手段とを備え、
前記空燃比変化量積算手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が前記積算終了閾値に達する前に前記診断実行条件が非充足となった場合に、現在の前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を保持するとともに、その後前記診断実行条件が再度充足した場合に、保持された前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を初期値として各出力変化量積算値の積算を再開すること
を特徴とする触媒劣化診断装置。
【請求項２】
前記空燃比変化量積算手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が前記診断確定閾値に達する前に前記エンジンの運転が終了した場合に、現在の前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を保持するとともに、その後前記エンジンが再始動しかつ前記診断実行条件が充足された場合に、保持された前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を初期値として各出力変化量積算値の積算を再開すること
を特徴とする請求項１に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項３】
前記空燃比変化量積算手段は、前記エンジンの運転が終了した際に燃料残量が所定の下限値以下であった場合には、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をリセットすること
を特徴とする請求項２に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項４】
前記エンジンの失火を検出する失火検出手段を備え、
前記空燃比変化量積算手段は、前記失火検出手段が検出した失火の頻度が所定の失火判定閾値以上である場合には、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をリセットすること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの触媒の劣化を診断する触媒劣化診断装置に関し、特に診断成立に必要な期間にわたって診断条件が充足されない状況であっても診断が可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用のガソリンエンジンにおいては、アルミナ等からなる担体にプラチナ、パラジウム、ロジウム等の貴金属を担持させた三元触媒を用いて、排ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ等の後処理を行なっている。
近年、各種の法規制等に対応するため、車両の使用中に車載された装置のみを用いて触媒の劣化状況を精度よく診断するオンボード診断技術が要望されている。
【０００３】
触媒の劣化診断に関する従来技術として、例えば特許文献１には、触媒の下流側に設けられたＯ２センサの出力がリーンからリッチ側へ反転したときの触媒のＯ２ストレージ量の推定値によって異常判定を行うことが記載されている。
また、特許文献２には、触媒の上流側に配置された空燃比センサの出力値変化量積算値と、触媒の下流側に配置されたＯ２センサの出力値変化量積算値との比から劣化診断値を算出し、これが閾値を超過した場合に触媒の劣化判定を成立させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３８５５６号公報
【特許文献２】特開２００８−１２１５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような触媒の劣化診断は、車両の使用時に所定以上の頻度（例えば各ドライビングサイクル毎）で確実に実行されることが求められる。
このような触媒劣化診断が可能となる診断実行条件として、車速やアクセル操作量などが所定範囲内であり、かつ急激な変化をしない状態で、診断に必要な時間（例えば数十秒程度）が経過することが要求される。
しかし、車両が導入される市場の特性によっては、渋滞が多いことや、ユーザのアクセルのオンオフ操作が頻繁であることなどに起因して、診断成立前に診断実行条件が非充足となる場合が多く、十分な診断頻度を確保できないことが懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、診断成立に必要な期間にわたって診断条件が充足されない状況であっても診断が可能な触媒劣化診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジンの排ガスが導入される触媒コンバータの劣化を診断する触媒劣化診断装置であって、前記触媒コンバータに導入される前記排ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、前記触媒コンバータから排出される前記排ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、所定の診断実行条件が充足された際に前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をそれぞれ演算する空燃比変化量積算手段と、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が所定の積算終了閾値を超過した際に、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値に対する前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値の比が所定の判定閾値を超過した場合に触媒劣化判定を確定させる判定手段とを備え、前記空燃比変化量積算手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が前記積算終了閾値に達する前に前記診断実行条件が非充足となった場合に、現在の前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を保持するとともに、その後前記診断実行条件が再度充足した場合に、保持された前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を初期値として各出力変化量積算値の積算を再開することを特徴とする触媒劣化診断装置である。
これによれば、各出力変化量積算値の積算の途中で診断実行条件が非充足となった場合に、各出力変化量積算値を保持し、次回診断実行条件が再充足した場合に保持された値を初期値として積算を再開することによって、単一の診断実行条件充足期間では判定を確定させることが不可能な場合であっても、複数回の診断実行条件充足期間の各出力変化量積算値を累積させることによって、判定を確定させることが可能となる。
これによって、診断成立に必要な期間にわたって診断条件が充足されない状況であっても診断が可能な触媒劣化診断装置を提供することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記空燃比変化量積算手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が前記診断確定閾値に達する前に前記エンジンの運転が終了した場合に、現在の前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を保持するとともに、その後前記エンジンが再始動しかつ前記診断実行条件が充足された場合に、保持された前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を初期値として各出力変化量積算値の積算を再開することを特徴とする請求項１に記載の触媒劣化診断装置である。
これによれば、複数のドライビングサイクルの各出力変化量積算値を累積することによって、単一のドライビングサイクルでは判定を確定させることができない場合であっても判定を確定させることができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、前記空燃比変化量積算手段は、前記エンジンの運転が終了した際に燃料残量が所定の下限値以下であった場合には、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をリセットすることを特徴とする請求項２に記載の触媒劣化診断装置である。
燃料欠乏による失火でエンジンが停止した場合には、触媒の劣化が急速に進行していることが懸念される。
この点、本発明によれば、エンジン運転終了時の燃料残量が所定の下限値以下であった場合には、触媒の劣化が急速に進行している可能性があるものとして、各出力変化量積算値を一旦リセットし、０から積算し直して診断を行うことによって、実際には触媒が劣化しているにも関わらず失火以前に積算された各出力変化量積算値によって正常であると誤判定されることを防止し、診断精度を向上することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、前記エンジンの失火を検出する失火検出手段を備え、前記空燃比変化量積算手段は、前記失火検出手段が検出した失火の頻度が所定の失火判定閾値以上である場合には、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をリセットすることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置である。
所定以上の頻度で失火が発生した場合には、触媒の劣化が急速に進行していることが懸念される。
この点、本発明によれば、所定の失火判定閾値以上の頻度で失火が検出された場合には、触媒の劣化が急速に進行している可能性があるものとして、各出力変化量積算値を一旦リセットし、０から積算し直して診断を行うことによって、実際には触媒が劣化しているにも関わらず失火以前に積算された各出力変化量積算値によって正常であると誤判定されることを防止し、診断精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、診断成立に必要な期間にわたって診断条件が充足されない状況であっても診断が可能な触媒劣化診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した触媒劣化診断装置の実施例を有するエンジンの構成を示す図である。
【図２】実施例の触媒劣化診断装置における診断時の各パラメータの推移の一例を示すタイミングチャートであって、正常時を示す図である。
【図３】実施例の触媒劣化診断装置における診断時の各パラメータの推移の一例を示すタイミングチャートであって、触媒劣化時を示す図である。
【図４】実施例の触媒劣化診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例の触媒診断装置における各出力変化量積算値の積算中に診断実行条件が中断した場合の各出力変化量積算値の推移の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、診断成立に必要な期間にわたって診断条件が充足されない状況であっても診断が可能な触媒劣化診断装置を提供する課題を、触媒上流の空燃比センサ、触媒下流のＯ２センサの出力変化量積算値が診断可能な程度まで積算される前に診断実行条件が中断した場合に、その際の各出力変化量積算値を保持し、その後診断実行条件が再度充足した場合に保持された積算値を初期値として積算を再開することによって解決した。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明を適用した触媒劣化診断装置の実施例について説明する。
実施例の触媒劣化診断装置は、例えば乗用車等の自動車に搭載される４ストロークのガソリン直噴エンジンに設けられるものである。
図１は、実施例の触媒劣化診断装置を有するエンジンの構成を示す模式図である。
エンジン１は、シリンダ１０、ピストン２０、シリンダヘッド３０、吸気装置４０、排気装置５０、燃料供給装置６０、ＥＧＲ装置７０、エンジン制御ユニット１００等を有して構成されている。
【００１４】
シリンダ１０は、ピストン２０が挿入されるスリーブを備えている。
シリンダ１０は、図示しないクランクケースと一体に形成されたシリンダブロックに形成されている。
クランクケースは、エンジン１の出力軸である図示しないクランクシャフトを回転可能に支持し、収容するものである。
シリンダ１０には、シリンダヘッド３０及びスリーブの周囲に形成されたウォータージャケット内に通流される冷却水の水温を検出する水温センサ１１が設けられている。
水温センサ１１の出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。
クランクシャフトには、その角度位置に応じたパルス信号を逐次出力する図示しないクランク角センサが設けられている。
エンジン制御ユニット１００は、クランク角センサの出力値の履歴に基づいて、クランクシャフトの回転速度を実質的に実時間で検出可能となっている。検出されたクランクシャフトの回転速度は、例えば、エンジン１において特定の気筒の特定の点火サイクルで混合気に正常に着火されない現象である失火の検出に利用することができる。
【００１５】
ピストン２０は、シリンダ１０のスリーブ内部に挿入され往復運動する部材である。
ピストン２０は、コンロッド２１を介して図示しないクランクシャフトに接続されている。
ピストン２０の冠面２２は、シリンダヘッド３０と協働してエンジン１の燃焼室を構成する。
【００１６】
シリンダヘッド３０は、シリンダ１０のクランクシャフト側とは反対側の端部に設けられている。
シリンダヘッド３０は、燃焼室３１、吸気ポート３２、排気ポート３３、吸気バルブ３４、排気バルブ３５、点火栓３６等を備えている。
燃焼室３１は、ピストン２０の冠面２２と対向して形成された凹部であって、例えばペントルーフ型に形成されている。
燃焼室形状については、後に詳しく説明する。
吸気ポート３２は、燃焼室３１に燃焼用空気（新気）を導入する流路である。
排気ポート３３は、燃焼室３１から既燃ガス（排ガス）を排出する流路である。
吸気ポート３２及び排気ポート３３は、例えば、１気筒あたり２本ずつが形成されている。
吸気バルブ３４、排気バルブ３５は、吸気ポート３２、排気ポート３３を、所定のバルブタイミングでそれぞれ開閉するものである。
吸気バルブ３４、排気バルブ３５は、カムシャフト、ロッカアーム等の動弁駆動系によって駆動される。
点火栓３６は、エンジン制御ユニット１００が生成する点火信号に応じて、所定の点火時期にスパーク（火花）を発生し、混合気に点火するものである。
点火栓３６は、燃焼室３１の実質的に中心部（シリンダ１０の中心軸近傍）に配置されている。
【００１７】
吸気装置４０は、エンジン１に燃焼用空気を導入するものである。
吸気装置４０は、インテークダクト４１、エアクリーナ４２、スロットル４３、インテークマニホールド４４等を有して構成されている。
インテークダクト４１は、大気中から空気を導入してエンジン１へ供給する管路である。
エアクリーナ４２は、インテークダクト４１の入口近傍に設けられ、空気中のダスト等を濾過して浄化するものである。
エアクリーナ４２の出口には、インテークダクト４１内を通過する空気量（エンジン１の吸入空気量）を計測する図示しないエアフローメータが設けられている。
スロットル４３は、インテークダクト４１におけるエアクリーナ４２の下流側に設けられ、吸気空気量を絞ることによってエンジン１の出力調整を行うものである。
スロットル４３は、バタフライバルブ等の弁体、弁体を駆動する電動アクチュエータ（スロットルアクチュエータ）、及び、スロットル開度を検出するスロットルセンサ等を備えて構成されている。
スロットルアクチュエータは、エンジン制御ユニット１００からの制御信号に応じて駆動される。
インテークマニホールド４４は、スロットル４３の下流側に設けられ、容器状に形成されたサージタンク、及び、各気筒の吸気ポート３２に接続され新気を導入する分岐管を有して構成されている。
【００１８】
排気装置５０は、エンジン１から排ガスを排出するものである。
排気装置５０は、エキゾーストパイプ５１、触媒コンバータ５２、空燃比センサ５３、リアＯ２センサ５４等を有して構成されている。
エキゾーストパイプ５１は、排気ポート３３から出た排ガスを排出する管路である。
触媒コンバータ５２は、エキゾーストパイプ５１の中間部に設けられている。
触媒コンバータ５２は、ハニカム状のアルミナ担体にプラチナ、ロジウム等の貴金属を担持させて構成され、ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ等を浄化する三元触媒を備えている。
【００１９】
空燃比（Ａ／Ｆ）センサ５３は、エンジン１の現在の空燃比を、排ガスの性状に基づいて検出するリニア出力のラムダセンサである。
空燃比センサ５３は、エキゾーストパイプ５１の触媒コンバータ５２よりも上流側の領域に設けられている。
空燃比センサ５３は、本発明にいう上流側空燃比検出手段として機能する。
【００２０】
リアＯ２センサ５４は、触媒コンバータ５２を通過した後の排ガス中における酸素含有量を検出するものである。
リアＯ２センサ５４は、例えば、ジルコニアからなる筒体の内面（大気側）及び外面（排ガス側）にそれぞれ白金をコーティングして構成され、酸素濃度差に起因する起電力を発生するものである。
リアＯ２センサ５４は、空燃比が理論空燃比よりも濃い場合には電圧が発生し、薄い場合には実質的に電圧が発生しない特性を有する。
リアＯ２センサ５４は、エキゾーストパイプ５１の触媒コンバータ５２よりも下流の領域に設けられている。
リアＯ２センサ５４は、本発明にいう下流側空燃比検出手段として機能する。
【００２１】
燃料供給装置６０は、燃料タンク６１、フィードポンプ６２、燃料搬送管６３、高圧ポンプ６４、燃料配管６５、デリバリーパイプ６６、インジェクタ６７等を備えて構成されている。
燃料タンク６１は、燃料（ガソリン）を貯留する容器であって、例えば車体後部の床下に搭載されている。
フィードポンプ（低圧ポンプ）６２は、燃料タンク６１内の燃料を、燃料搬送管６３を介して高圧ポンプ６４に圧送するものである。
高圧ポンプ６４は、フィードポンプ６２から供給された燃料を高圧に昇圧し、燃料配管６５を経由して蓄圧室を兼ねたデリバリーパイプ６６に供給するものである。
高圧ポンプ６４は、シリンダヘッド３０に設けられ吸気バルブ３４を駆動するカム軸６４ａによって駆動される。
【００２２】
インジェクタ６７は、例えばソレノイドやピエゾ素子を有するアクチュエータによって駆動されるニードルバルブを備え、デリバリーパイプ６６内に蓄圧された高圧燃料を、エンジン制御ユニット１００が生成する噴射信号（開弁信号）に応じて、所定の時期に所定の噴射量だけ噴射するものである。
インジェクタ６７のノズルは、図１に示すように、燃焼室３１の側方（シリンダボア側）における吸気バルブ３４側から筒内に挿入されている。
【００２３】
ＥＧＲ装置７０は、エキゾーストパイプ５１内を流れる排ガスの一部を抽出してインテークマニホールド４４内に導入（還流）させるものである。
ＥＧＲ装置７０は、ＥＧＲ管路７１、ＥＧＲバルブ７２等を有して構成されている。
ＥＧＲ管路７１は、エキゾーストパイプ５１からインテークマニホールド４４へ排ガスを搬送する管路である。
ＥＧＲ管路７１の一方の端部は、エキゾーストパイプ５１における触媒コンバータ５２の上流側の領域に接続されている。
ＥＧＲ管路７１の他方の端部は、インテークマニホールド４４のサージタンク部に接続されている。
ＥＧＲバルブ７２は、ＥＧＲ管路７１の中間部に設けられ、ＥＧＲ管路７１内を通過する排ガスの流量を制御するものである。
ＥＧＲバルブ７２は、エンジン制御ユニット１００からの制御信号に応じて開閉制御される。
【００２４】
エンジン制御ユニット１００は、エンジン１及びその補機類を統括的に制御するものである。
エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
エンジン制御ユニット１００は、エアフローメータによって検出されるエンジン１の吸入空気量、スロットルセンサによって検出されるスロットルバルブの開度、図示しないクランク角センサによって検出されるクランクシャフトの回転速度等に基づいて、各気筒のインジェクタ６７のサイクル毎の燃料噴射量及び噴射回数を設定するとともに、各回の燃料噴射の噴射時期（噴射開始時期及び噴射終了時期）を設定し、インジェクタ６７に対して噴射信号（開弁信号）を与える。
【００２５】
また、エンジン制御ユニット１００は、触媒コンバータ５２の劣化を診断する機能を有する。
エンジン制御ユニット１００は、本発明にいう空燃比変化量積算手段、判定手段、及び、失火検出手段として機能する。
エンジン制御ユニット１００は、空燃比センサ５３の出力電圧をラムダ換算した値の変化量（絶対値）を積算した空燃比センサ出力変化量積算値と、リアＯ２センサの出力電圧の変化量（絶対値）を空燃比センサ出力変化量積算値と同一期間にわたって積算したリアＯ２センサ出力変化量積算値とを比較することによって、触媒コンバータ５２の劣化を診断する。
触媒コンバータ５２が劣化している場合には、空燃比センサ５３の出力変化量に対してリアＯ２センサ５４の出力変化量が大きくなるため、空燃比センサ出力変化量積算値に対するリアＯ２センサ出力変化量積算値の比率が所定の判定閾値以上となった場合に、触媒劣化判定を成立させる。
【００２６】
図２、図３は、実施例の触媒劣化診断装置における診断時の各パラメータの推移の一例を示すタイミングチャートであって、それぞれ正常時、触媒劣化時を示す図である。
図２に示すように、空燃比センサ出力変化量積算値、及び、リアＯ２センサ出力変化量積算値の積算は、所定の診断実行条件が充足（フラグが０から１へ）した場合に開始される。
診断実行条件として、例えば、車両の走行速度（車速）が所定範囲内、アクセルペダル操作量が所定範囲内かつその変動量も所定範囲内、冷却水温が所定値以上（暖機終了後）、触媒劣化診断以外のオンボード異常診断で異常判定が成立したものがないこと等が挙げられる。
空燃比センサ５３の出力電圧は、λ換算され、その変化量の絶対値を逐次積算したものが空燃比センサ出力変化量積算値となる。
また、リアＯ２センサ５４の出力電圧の変化量の絶対値を逐次積算したものが、リアＯ２センサ出力変化量積算値となる。
これらの各出力変化量積算値の積算は、エンジン制御ユニット１００によって、空燃比センサ出力変化量積算値が予め設定された所定値である積算終了閾値に到達するまで行われる。
【００２７】
空燃比センサ出力変化量積算値が積算終了閾値に達した後、エンジン制御ユニット１００は、各出力変化量積算値の積算を終了し、リアＯ２センサ出力変化量積算値の空燃比センサ出力変化量積算値に対する比率を診断値として算出する。
図２に示す正常状態においては、リアＯ２センサ出力変化量積算値は、空燃比センサ出力変化量積算値に対して相対的に小さくなり、診断値は予め設定された判定閾値よりも小さくなって、正常状態であると判定される。
その後、空燃比センサの応答診断が終了し、フラグが０から１へ推移すると、正常判定は確定する。
一方、図３に示す異常状態（触媒コンバータ５２の劣化が進行した状態）においては、リアＯ２センサ出力変化量積算値は、空燃比センサ出力変化量積算値に対して相対的に大きくなり、診断値は予め設定された判定閾値よりも大きくなって、異常状態であると判定される。
【００２８】
また、実施例の触媒劣化診断装置は、診断実行条件が充足し、空燃比センサ出力変化量積算値、及び、リアＯ２センサ出力変化量積算値の積算を開始した後、診断が可能な程度まで各出力変化量積算値の積算が行われる前に診断実行条件が非充足となった場合に、その際の空燃比センサ出力変化量積算値及びリアＯ２センサ出力変化量積算値を保持するとともに、再度診断実行条件が充足した際に保持値を初期値として積算を再開する機能を有する。
以下、この点について詳細に説明する。
図４は、実施例の触媒劣化診断装置の動作を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
【００２９】
＜ステップＳ０１：失火頻度判定＞
エンジン制御ユニット１００は、直近の所定期間内における失火の頻度を検出する。
失火は、例えば、クランクシャフトの回転速度が、特定の気筒の燃焼行程（膨張行程）に相当する角度位置範囲において他の範囲に対し著しく低くなることに基づいて検出することができる。
エンジン制御ユニット１００は、所定期間内に検出された失火の頻度を予め設定された所定値と比較し、所定値以上の頻度で失火が発生している場合にはステップＳ０２に進み、失火の頻度が所定値未満である場合にはステップＳ０３に進む。
【００３０】
＜ステップＳ０２：空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値クリア＞
エンジン制御ユニット１００は、現在ストアされている空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値の保持値をクリアし、両者ともに０としてリセットする。
その後、ステップＳ０３に進む。
【００３１】
＜ステップＳ０３：診断実行条件充足判断＞
エンジン制御ユニット１００は、上述した診断実行条件が現在充足しているか否かを判断する。
診断実行条件が充足している場合はステップＳ０８に進み、充足していない場合はステップＳ０４に進む。
【００３２】
＜ステップＳ０４：空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２出力変化量積算値保持＞
エンジン制御ユニット１００は、現在ストアされている空燃比センサ出力変化量積算値、及び、リアＯ２センサ出力変化量積算値を、クリアすることなく引き続き保持する。
その後、ステップＳ０５に進む。
【００３３】
＜ステップＳ０５：エンジン運転終了判断＞
エンジン制御ユニット１００は、エンジン１の運転が終了（停止）しているか否かを判断する。
エンジンの運転が終了している場合はステップＳ０６に進み、その他の場合はステップＳ０１に戻って以降の処理を繰り返す。
【００３４】
＜ステップＳ０６：燃料残量判断＞
エンジン制御ユニット１００は、燃料タンク６１内の燃料液面レベルを検出する図示しない燃料レベルセンサの出力に基づいて、燃料タンク６１内に残存する燃料の量（燃料残量）を検出する。
燃料残量が予め設定された所定値（下限値）以下である場合は、燃料欠乏によるエンジン停止の可能性があるものとしてステップＳ０７に進み、その他の場合はステップＳ０１に戻って以降の処理を繰り返す。
【００３５】
＜ステップＳ０７：空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値クリア＞
エンジン制御ユニット１００は、現在ストアされている空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値の保持値をクリアし、両者ともに０としてリセットする。
その後、ステップＳ０１に戻って以降の処理を繰り返す。
【００３６】
＜ステップＳ０８：空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値を積算＞
エンジン制御ユニット１００は、逐次入力される空燃比センサ５３の出力変化量の絶対値、及び、リアＯ２センサの出力変化量の絶対値を、現在保持されている空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値に積算し、更新された値を保持値（次回積算の初期値）として書き換える。
その後、ステップＳ０９に進む。
【００３７】
＜ステップＳ０９：空燃比センサ出力変化量積算値・積算終了閾値判断＞
エンジン制御ユニット１００は、現在保持されている空燃比センサ出力変化量積算値を、予め設定された所定値である積算終了閾値と比較する。
空燃比センサ出力変化量積算値が積算終了閾値以上である場合は、空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値の積算を終了してステップＳ１０に進み、その他の場合はステップＳ０１に戻って以降の処理を繰り返す。
【００３８】
＜ステップＳ１０：診断値演算＞
エンジン制御ユニット１００は、現在保持されている空燃比センサ出力変化量積算値に対するリアＯ２センサ出力変化量積算値の比率である診断値を算出する。
その後、ステップＳ１１に進む。
【００３９】
＜ステップＳ１１：診断値判断＞
エンジン制御ユニット１００は、ステップＳ１０において算出した診断値を、予め設定された所定値である判定閾値と比較する。
診断値が判定閾値以上である場合はステップＳ１２に進み、その他の場合はステップＳ１３に進む。
【００４０】
＜ステップＳ１２：触媒劣化判定成立＞
エンジン制御ユニット１００は、触媒劣化判定を成立させ、警報の出力等の所定の処理を行う。
その後、ステップＳ１４に進む。
【００４１】
＜ステップＳ１３：正常判定成立＞
エンジン制御ユニット１００は、正常判定を成立させる。
その後、ステップＳ１４に進む。
【００４２】
＜ステップＳ１４：空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値クリア＞
エンジン制御ユニット１００は、次回の診断に備え、現在ストアされている空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値の保持値をクリアし、両者ともに０としてリセットする。
その後、一連の処理を終了する。
【００４３】
図５は、実施例の触媒診断装置における空燃比センサ出力変化量積算値、及び、リアＯ２センサ出力変化量積算値の積算中に、診断実行条件が中断した場合の各出力変化量積算値の推移の一例を示すグラフである。
図５に示すように、空燃比センサ出力変化量積算値が積算終了閾値に達する前に診断実行条件が非充足となった場合には、エンジン制御ユニット１００は、現在の各出力変化量積算値を保持するとともに、再度診断実行条件が充足した場合に、保持された値を初期値として積算を再開し、その後空燃比センサ出力変化量積算値が積算終了閾値に達した後に診断値の演算及び判定を行う。
これによって、個々の診断実行条件充足期間では、診断を行うために必要な各出力変化量積算値の積算が不可能である場合でも、複数回の診断実行条件充足期間で積算された各出力変化量積算値を累積することによって、診断を成立させることが可能となる。
【００４４】
以上説明したように、本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）空燃比センサ出力変化量積算値、及び、リアＯ２センサ出力変化量積算値の積算の途中で、診断実行条件が非充足となった場合に、現在までに積算されている各出力変化量積算値を保持し、次回診断実行条件が再充足した場合には、保持された値を初期値として積算を再開することによって、単一の診断実行条件充足期間では判定を確定させることが不可能な場合であっても、複数回の診断実行条件充足期間の各出力変化量積算値を累積させることによって判定を確定させることが可能となる。
これによって、診断成立に必要な期間にわたって診断条件が充足されない状況であっても診断が可能な触媒劣化診断装置を提供することができる。
（２）エンジンの運転終了時（ドライビングサイクル終了時）に現在の空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値を保持することによって、単一のドライビングサイクルでは判定を確定させることができない場合であっても判定を確定させることができる。
（３）燃料残量が所定値以下でエンジンの運転が終了した場合には、燃料欠乏（いわゆるガス欠）に起因する失火による触媒コンバータ５２の急速な熱劣化が懸念されることから、各出力変化量積算値を一旦リセットし、０から積算し直して診断を行うことによって、診断精度を向上することができる。
（４）所定の失火判定閾値以上の頻度で失火が検出された場合には、触媒の熱劣化が急速に進行している可能性があるものとして、各出力変化量積算値を一旦リセットし、０から積算し直して診断を行うことによって、診断精度を向上することができる。
【００４５】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
エンジン及び触媒劣化診断装置の構成は、上述した実施例の構成に限らず適宜変更することが可能である。例えば、実施例では上流側空燃比検出手段としてリニアＡ／Ｆセンサを用い、下流側空燃比検出手段としてＯ２センサを用いているが、下流側にもリニアＡ／Ｆセンサを有する構成としてもよい。また、各空燃比検出手段を排気管に設ける構成に限らず、触媒コンバータのハウジング入口部、出口部に設ける構成としてもよい。
また、空燃比センサ出力変化量積算値の積算中に診断実行条件が非充足となった場合に、現在値を保持するか否かを判断する条件についても、実施例に挙げた条件以外に適宜追加することが可能である。
また、実施例ではドライビングサイクルの終了時に、燃料欠乏などの特段の事情がない限りは現在の空燃比センサ出力変化量積算値、リアＯ２センサ出力変化量積算値を保持するようにしていたが、ドライビングサイクルの終了時には原則としてリセットするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１    エンジン
１０    シリンダ                      １１    水温センサ
２０    ピストン                      ２１    コンロッド
２２    冠面                          ３０    シリンダヘッド
３１    燃焼室                        ３２    吸気ポート
３３    排気ポート                    ３４    吸気バルブ
３５    排気バルブ                    ３６    点火栓
４０    吸気装置                      ４１    インテークダクト
４２    エアクリーナ                  ４３    スロットル
４４    インテークマニホールド        ５０    排気装置
５１    エキゾーストマニホールド      ５２    触媒コンバータ
５３    空燃比センサ                  ５４    リアＯ２センサ
６０    燃料供給装置                  ６１    燃料タンク
６２    フィードポンプ                ６３    燃料搬送管
６４    高圧ポンプ                    ６４ａ  カム軸
６５    燃料配管                      ６６    デリバリーパイプ
６７    インジェクタ                  ７０    ＥＧＲ装置
７１    ＥＧＲ管路                    ７２    ＥＧＲバルブ
１００    エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
2016160776.tif 000003
【図２】
2016160776.tif 000004
【図３】
2016160776.tif 000005
【図４】
2016160776.tif 000006
【図５】
2016160776.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月23日(2016.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排ガスが導入される触媒コンバータの劣化を診断する触媒劣化診断装置であって、
前記触媒コンバータに導入される前記排ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記触媒コンバータから排出される前記排ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
所定の診断実行条件が充足された際に前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をそれぞれ演算する空燃比変化量積算手段と、
前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が所定の積算終了閾値を超過した際に、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値に対する前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値の比が所定の判定閾値を超過した場合に触媒劣化判定を確定させる判定手段とを備え、
前記空燃比変化量積算手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が前記積算終了閾値に達する前に前記エンジンの運転が終了して前記診断実行条件が非充足となった場合に、現在の前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を保持するとともに、その後前記エンジンが再始動しかつ前記診断実行条件が再度充足した場合に、保持された前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を初期値として各出力変化量積算値の積算を再開するとともに、前記エンジンの運転が終了した際に燃料残量が所定の下限値以下であった場合には、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をリセットすること
を特徴とする触媒劣化診断装置。
【請求項２】
前記エンジンの失火を検出する失火検出手段を備え、
前記空燃比変化量積算手段は、前記失火検出手段が検出した失火の頻度が所定の失火判定閾値以上である場合には、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をリセットすること
を特徴とする請求項１に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項３】
エンジンの排ガスが導入される触媒コンバータの劣化を診断する触媒劣化診断装置であって、
前記触媒コンバータに導入される前記排ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記触媒コンバータから排出される前記排ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
所定の診断実行条件が充足された際に前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をそれぞれ演算する空燃比変化量積算手段と、
前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が所定の積算終了閾値を超過した際に、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値に対する前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値の比が所定の判定閾値を超過した場合に触媒劣化判定を確定させる判定手段とを備え、
前記空燃比変化量積算手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が前記積算終了閾値に達する前に前記診断実行条件が非充足となった場合に、現在の前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を保持するとともに、その後前記診断実行条件が再度充足した場合に、保持された前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を初期値として各出力変化量積算値の積算を再開し、
前記エンジンの失火を検出する失火検出手段を備え、
前記空燃比変化量積算手段は、前記失火検出手段が検出した失火の頻度が所定の失火判定閾値以上である場合には、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をリセットすること
を特徴とする触媒劣化診断装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジンの排ガスが導入される触媒コンバータの劣化を診断する触媒劣化診断装置であって、前記触媒コンバータに導入される前記排ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、前記触媒コンバータから排出される前記排ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、所定の診断実行条件が充足された際に前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をそれぞれ演算する空燃比変化量積算手段と、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が所定の積算終了閾値を超過した際に、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値に対する前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値の比が所定の判定閾値を超過した場合に触媒劣化判定を確定させる判定手段とを備え、前記空燃比変化量積算手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が前記積算終了閾値に達する前に前記エンジンの運転が終了して前記診断実行条件が非充足となった場合に、現在の前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を保持するとともに、その後前記エンジンが再始動しかつ前記診断実行条件が再度充足した場合に、保持された前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を初期値として各出力変化量積算値の積算を再開するとともに、前記エンジンの運転が終了した際に燃料残量が所定の下限値以下であった場合には、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をリセットすることを特徴とする触媒劣化診断装置である。
これによれば、各出力変化量積算値の積算の途中で診断実行条件が非充足となった場合に、各出力変化量積算値を保持し、次回診断実行条件が再充足した場合に保持された値を初期値として積算を再開することによって、単一の診断実行条件充足期間では判定を確定させることが不可能な場合であっても、複数回の診断実行条件充足期間の各出力変化量積算値を累積させることによって、判定を確定させることが可能となる。
これによって、診断成立に必要な期間にわたって診断条件が充足されない状況であっても診断が可能な触媒劣化診断装置を提供することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、複数のドライビングサイクルの各出力変化量積算値を累積することによって、単一のドライビングサイクルでは判定を確定させることができない場合であっても判定を確定させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
さらに、エンジン運転終了時の燃料残量が所定の下限値以下であった場合には、触媒の劣化が急速に進行している可能性があるものとして、各出力変化量積算値を一旦リセットし、０から積算し直して診断を行うことによって、実際には触媒が劣化しているにも関わらず失火以前に積算された各出力変化量積算値によって正常であると誤判定されることを防止し、診断精度を向上することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記エンジンの失火を検出する失火検出手段を備え、前記空燃比変化量積算手段は、前記失火検出手段が検出した失火の頻度が所定の失火判定閾値以上である場合には、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をリセットすることを特徴とする請求項１に記載の触媒劣化診断装置である。
請求項３に係る発明は、エンジンの排ガスが導入される触媒コンバータの劣化を診断する触媒劣化診断装置であって、前記触媒コンバータに導入される前記排ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、前記触媒コンバータから排出される前記排ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、所定の診断実行条件が充足された際に前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をそれぞれ演算する空燃比変化量積算手段と、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が所定の積算終了閾値を超過した際に、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値に対する前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値の比が所定の判定閾値を超過した場合に触媒劣化判定を確定させる判定手段とを備え、前記空燃比変化量積算手段は、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値が前記積算終了閾値に達する前に前記診断実行条件が非充足となった場合に、現在の前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を保持するとともに、その後前記診断実行条件が再度充足した場合に、保持された前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値を初期値として各出力変化量積算値の積算を再開し、前記エンジンの失火を検出する失火検出手段を備え、前記空燃比変化量積算手段は、前記失火検出手段が検出した失火の頻度が所定の失火判定閾値以上である場合には、前記上流側空燃比検出手段の出力変化量積算値及び前記下流側空燃比検出手段の出力変化量積算値をリセットすることを特徴とする触媒劣化診断装置である。
所定以上の頻度で失火が発生した場合には、触媒の劣化が急速に進行していることが懸念される。
この点、本発明によれば、所定の失火判定閾値以上の頻度で失火が検出された場合には、触媒の劣化が急速に進行している可能性があるものとして、各出力変化量積算値を一旦リセットし、０から積算し直して診断を行うことによって、実際には触媒が劣化しているにも関わらず失火以前に積算された各出力変化量積算値によって正常であると誤判定されることを防止し、診断精度を向上することができる。