专利名称：引擎的催化剂恶化诊断装置及其方法和催化剂装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机(引擎)的催化剂恶化诊断装置及其方法和排气气体净化用的催化剂装置，特别是涉及进行引擎的排气通路中设置的排气气体净化用的三元催化剂的恶化判定的引擎的催化剂恶化诊断装置及其方法和排气气体净化用的催化剂装置。
背景技术：
在设置在最靠近引擎排气口的位置的催化剂的前后分别设置氧传感器，通过2个氧传感器的输出，进行在排气管中配置多个排气气体净化用的催化剂的引擎的催化剂的恶化诊断。根据氧传感器的输出，判断为对象的催化剂NG(恶化)时，更换全部催化剂。
此外，作为其他以往技术，有在排气通路设置前催化剂(上游一侧催化剂)和后催化剂(下游一侧催化剂)，在前催化剂的上游一侧、前后催化剂的中间部、后催化剂的下游一侧分别设置氧传感器，通过前催化剂的前后的氧传感器，进行前催化剂的诊断，通过前催化剂的上游一侧的氧传感器和后催化剂的下游一侧的氧传感器，进行前催化剂和后催化剂的全体的诊断的诊断装置(例如专利文献1)。
专利第3151368号排气限制一年一年变得严厉，伴随着此，判定催化剂NG的恶化判定的水平变低，必须在稍微恶化的状态下判定NG。
可是，在以往的技术中，无法正确检测催化剂的稍微的恶化，因此，难以正确进行与一年一年变得严厉的排气限制对应的催化剂诊断。
此外，在排气管配置多个催化剂的以往的催化剂系统的恶化诊断中，用前催化剂判定为NG的水平，后催化剂也要更换，所以催化剂更换的成本提高。此外，在各催化剂的前后设定氧传感器，系统成本上升。
发明内容
本发明是鉴于所述要解决的课题而提出的，其目的在于，提供能正确进行能与一年一年变得严厉的排气限制对应的催化剂诊断，能降低成本的引擎的催化剂恶化诊断装置及其方法和排气气体净化用的催化剂装置。
为了实现所述的目的，本发明的内燃机的催化剂恶化诊断装置具有第一催化剂和第二催化剂，在所述第一催化剂的前后设置检测特定的排气成分的传感器，其中预先决定伴随着基于所述第一催化剂和所述第二催化剂的合计的内燃机的排气气体净化的恶化特性和所述第一催化剂的恶化特性的关系，从设置在所述第一催化剂的前后的所述传感器的输出运算所述第一催化剂的恶化程度，从该恶化程度判定所述第一催化剂的恶化，根据所述所述第一催化剂的恶化程度，判定所述第二催化剂的恶化。
本发明的内燃机的催化剂恶化诊断装置，优选在导出第一催化剂相对基于所述第一催化剂和所述第二催化剂的合计的恶化特性的关系时，在促使所述第二催化剂的恶化的要素中附加所述第一催化剂和所述第二催化剂之间存在的空间的体积。
在本发明的内燃机的催化剂恶化诊断装置中，所述检测特定的排气成分的传感器是对于排气气体中包含的氧的有无，输出双值的输出的O2传感器，或者是输出与排气气体中包含的氧浓度或燃料浓度对应的信号的传感器。
为了实现所述目的，本发明的内燃机催化剂恶化诊断方法是具有第一催化剂和第二催化剂，在所述第一催化剂的前后设置检测特定的排气成分的传感器的内燃机催化剂恶化诊断方法，其中预先决定伴随着基于所述第一催化剂和所述第二催化剂的合计的内燃机的排气气体净化的恶化特性和所述第一催化剂的恶化特性的关系，从设置在所述第一催化剂的前后的所述传感器的输出运算所述第一催化剂的恶化程度，从该恶化程度判定所述第一催化剂的恶化，根据所述所述第一催化剂的恶化程度，判定所述第二催化剂的恶化。
为了实现所述目的，本发明的排气气体净化用的催化剂装置设置在内燃机的排气通路上，其中分割为第一催化剂和第二催化剂，按所述排气通路的排气气体流观察，位于上游一侧的所述第一催化剂的容量比所述第二催化剂的容量小。
本发明的催化剂装置，优选从所述第一催化剂和所述第二催化剂在新品时的全部的未燃烧气体转换效率、排气水平判定为NG时的未燃烧气体的转换效率的比率，设定所述第一催化剂的容量比所述第二催化剂的容量小的比率。
本发明的催化剂装置，优选把所述第一催化剂和所述第二催化剂收藏在同一筐体中。
催化剂从靠近内燃机的排气口的前方恶化下去。因此，在本发明中，根据新品时的全部的未燃烧气体转换效率和排气水平判定为NG时的未燃烧其他的转换效率的比率，分割催化剂，即使完全是稍微恶化，设置氧传感器的前催化剂恶化早，容易检测恶化度。从前催化剂的恶化程度以及更换次数能取得后催化剂的恶化，所以不存在因为前催化剂恶化而更换。
下面简要说明附图。
图1是表示应用本发明的催化剂恶化诊断装置的内燃机(引擎)的一个实施例的全体结构图。
图2是表示应用本发明的催化剂恶化诊断装置的内燃机的控制装置的一个实施例的框图。
图3是执行本发明的催化剂恶化诊断方法的内燃机控制装置的控制框图。
图4是表示实施本发明的催化剂恶化诊断方法的催化剂恶化检测部件包含的前催化剂恶化程度计算处理部的一个实施例的框图。
图5是表示前后O2传感器输出的相关值和恶化程度的关系的一例的曲线图。
图6(a)～(c)是本发明以外的一般例的催化剂装置的结构图、表示应该判定为催化剂NG时的前后O2传感器的输出的举动一例的曲线图。
图7(a)～(c)是本发明的催化剂装置的结构图、表示应该判定为催化剂NG时的前后O2传感器的输出的举动的曲线图，(d)是表示后O2传感器的输出的比较例的曲线图。
图8是表示本发明的催化剂装置的前后O2传感器输出的相关值和恶化程度的关系的一例的曲线图。
图9是表示本发明的催化剂装置的前催化剂恶化程度和后催化剂恶化程度的关系的一例的曲线图。
图10是表示本发明的催化剂恶化诊断装置的前催化剂恶化程度和前催化剂恶化程度累计值(后催化剂恶化指标)的关系的一例的曲线图。
图11是表示本发明的催化剂装置的催化剂分割例的说明图。
图12是表示本发明的催化剂恶化诊断装置的前催化剂和后催化剂的OK/NG判定处理部的一个结构例的框图。
图13是表示本发明的催化剂恶化诊断装置的前催化剂和后催化剂的OK/NG判定处理部的其他结构例的框图。
图14是表示本发明的催化剂恶化诊断装置的后催化剂OK/NG判定处理部的细节的框图。
图15是表示包含本实施例的催化剂恶化判定的引擎控制装置进行的全体控制的处理流程的程序流程图。
图16是表示基于本实施例的催化剂恶化程度计算处理部的前催化剂的催化剂恶化程度计算的处理流程的程序流程图。
图17是表示基于本实施例的前催化剂和后催化剂的OK/NG判定处理部的OK/NG判定的处理流程的程序流程图。
图18是表示基于NG判定处理部的前催化剂恶化判定值累计和判定值的存储的处理流程的程序流程图。
图19是表示基于其他实施例的前催化剂和后催化剂的OK/NG判定处理部的OK/NG判定的处理流程的程序流程图。
图20是表示基于本实施例的后催化剂OK/NG判定部的后催化剂OK/NG判定的处理流程的程序流程图。
图21是表示应用本发明的催化剂恶化诊断装置的内燃机(引擎)的其他实施例的全体结构图。本发明的燃料控制装置控制的引擎周围的其他例子。
图中
102-基本燃料计算部件；107-空气燃料比反馈控制系数计算部件；108-催化剂恶化检测部件；109-基本燃料修正部件；201-引擎；205-吸气管压力传感器；206-燃料喷射阀；208-火花塞；211-水温传感器；210-凸轮角度传感器；213-曲柄角传感器；214-节气门开度传感器；222-筐体；223-前催化剂；224-后催化剂；225-中间空间；226-前O2传感器；227-后O2传感器；250-引擎控制装置；261-故障诊断显示部件；501-滤波处理部；502-保持时间设定部；503-采样保持处理部；504-滤波处理部；505-采样处理部；506-相关值运算部；507-恶化程度计算部；1401-前催化剂判定值运算部；1402-前催化剂OK/NG判定部；1405-前催化剂NG→OK反转次数计数器；1406-NG→OK反转次数阈值设定器；1407-比较器；1409-后催化剂OK/NG判定部；1411-前催化剂恶化判定值累计部；1414-前催化剂恶化判定累计值存储部；1505-前催化剂更换次数计数器；1506-更换次数阈值设定器；1507-比较器；1601-后催化剂OK/NG判定完毕判别部；1604-比较器。
具体实施例方式
参照图1说明应用本发明的催化剂恶化诊断装置的内燃机(引擎)的一个实施例。
引擎201具有在吸气系统中计量吸入空气量的节气门节流阀202；绕过节气门节流阀202，控制连接在吸气管204上的流道的流道面积，控制引擎201的空转时的转速的空转速度控制阀(ISC阀)203；检测吸气管204内的压力的吸气管压力传感器205；喷射供给引擎201要求的燃料的燃料喷射阀206。
在引擎201设置进行对气缸(燃烧室)207内供给的空气和燃料的混合气体的点火的火花塞208、根据引擎控制装置250输出的点火信号对火花塞208供给点火能量的点火线圈(点火模块)209。
此外，在引擎201设置检测凸轮角度的凸轮角度传感器210、检测冷却水温的水温传感器211。
在排气管221具有在一个筐体222内分割配置的基于三元催化剂的前催化剂(上游一侧催化剂＝第一催化剂)223、基于三元催化剂的后催化剂(下游一侧催化剂＝第二催化剂)224。
即排气气体净化用的催化剂装置分割为前催化剂223和后催化剂224，按排气管221的排气气体流观察，位于比后催化剂224更上游一侧的前催化剂(上游一侧催化剂)223的容量比后催化剂(下游一侧催化剂)224的容量小。而且，在筐体222内，在前催化剂223和后催化剂224之间划定中间空间225。
在排气管221的比前催化剂223更上游一侧(按排气管221的排气气流观察)设置检测排气气体中的氧浓度，并且输出双值的信号的前O2传感器226。此外，在筐体222中设置检测中间空间225中的排气气体中的氧浓度，并且输出双值的信号的后O2传感器227。
由主开关即点火开关212进行引擎201的运转、停止。
须指出的是，在本实施例中，引擎201的空转速度由空转速度控制阀203控制，但是用电机等控制节气门节流阀202时，能由节气门节流阀202控制空转速度，无需使用空转速度控制阀203。
包含引擎201的空气燃料比控制的燃料控制、点火时期控制、空转控制催化剂恶化诊断由引擎控制装置250进行。
引擎控制装置250是基于微机的电子控制方式的装置，如图2所示，由以下部分构成把引擎201中设置的各传感器的电信号变换为数字运算处理用的信号，把数字运算用的控制信号变换为实际的致动器(actuator)的驱动信号的I/OLSI251；从来自I/OLSI251的数字运算处理用的信号判断引擎201的状态，根据预先决定的步骤，运算处理引擎201要求的燃料量、点火时期、催化剂恶化诊断，把计算的值发送给I/OLSI251的运算装置252(MPU)；存储运算装置252的控制步骤和控制常数的非易失性存储器(EP-ROM)253；存储运算装置252的计算结果的易失性存储器(RAM)254。
须指出的是，在易失性存储器254，当点火开关212关闭，不从电池电源对引擎控制装置250供给电力时，有时也连接用于保存存储器内容的后备电源。
在本实施例中，引擎控制装置250从水温传感器211、凸轮角度传感器210、曲柄角传感器213、前O2传感器226、后O2传感器227、吸气管压力传感器205、节气门开度传感器214、点火开关212分别输入信号，对燃料喷射阀206输出燃料喷射指令信号，对点火线圈209输出点火指令信号，对空转速度控制阀203输出开度指令信号，并且按照催化剂恶化诊断结果，对故障诊断显示部件261输出显示指令。
接着参照图3说明执行本发明的催化剂恶化诊断方法的引擎控制装置250的控制框的一个实施例。
引擎控制装置250通过执行计算机程序，在软件上具体实现引擎转速计算部件101、基本燃料计算部件102、基本燃料修正系数计算部件103、基本点火时期计算部件104、ISC控制部件105、加减速判定部件106、空气燃料比反馈控制系数计算部件107、催化剂恶化检测部件(催化剂恶化诊断部件)108、基本燃料修正部件109、点火时期修正部件110。
引擎转速计算部件101把引擎201的给定曲柄角位置上设定的曲柄角传感器213的电信号，主要是脉冲信号变化的单位时间的输入数计数，通过运算处理，计算引擎201的单位时间的转速。
基本燃料计算部件102从由引擎转速计算部件101运算的引擎转速、由引擎201的吸气管204上设置的吸气管压力传感器205检测的吸气管压力(引擎负荷)，计算引擎201要求的基本燃料。
基本燃料修正系数计算部件103从由引擎转速计算部件101运算的引擎转速、由吸气管压力传感器205检测的吸气管压力(引擎负荷)，计算由基本燃料计算部件102计算的基本燃料的引擎201的各运转区的修正系数。
基本点火时期计算部件104按照由引擎转速计算部件101运算的引擎转速、由吸气管压力传感器205检测的吸气管压力(引擎负荷)，用图检索决定引擎201的最佳点火时期。
ISC控制部件105为了把引擎201的空转速度保持在给定值，设定空转时的目标转速，运算向ISC阀203的目标流量和ISC点火时期修正量。ISC控制部件105对ISC阀203输出基于目标流量的ISC阀信号。据此，驱动ISC阀203，从而变为空转时的目标流量。
加减速判定部件106处理节气门开度传感器214输出的电信号，从节气门开度变化量判断引擎201是处于加速或减速状态，计算加减速时的点火时期修正量。
空气燃料比反馈控制系数计算部件107从前催化剂223的上游一侧的前O2传感器226的传感器信号、引擎转速、吸气管压力、引擎水温进行空气燃料比反馈控制。
催化剂恶化检测部件108根据前催化剂223的上游一侧的前O2传感器226的传感器信号、前催化剂223的下游一侧的后O2传感器227的传感器信号、引擎转速、吸气管压力、引擎水温，判定前催化剂223的恶化程度，根据判定结果，判定后催化剂224的恶化程度。催化剂恶化检测部件108为了通过基于恶化程度的NG/OK判定，对驾驶员通知催化剂的恶化，对故障诊断显示部件261输出显示指令。
基本燃料修正部件109对由基本燃料计算部件102计算的基本燃料，使用基本燃料修正系数计算部件103的修正系数、空气燃料比反馈控制系数计算部件107的空气燃料比反馈控制系数，对基本燃料进行修正，对各气缸的燃料喷射阀206输出基于修正后的燃料量的燃料喷射指令信号。据此，燃料喷射阀206对各气缸喷射供给所需燃料量的燃料。
点火时期修正部件110对由基本点火时期计算部件104决定的基本点火时期，使用ISC控制部件105的ISC点火时期修正量、加减速判定部件106的加减速时点火时期修正量，进行修正，对各气缸的点火线圈209输出修正后的点火时期修正指令。据此，各气缸的火花塞208以给定的点火时期进行火花放电，进行流入气缸内的混合气体的点火。
须指出的是，在本实施例中，检测吸气管压力，使燃料控制成立，但是检测引擎201的吸入空气量，燃料控制也成立。
参照图4，说明催化剂恶化检测部件108包含的前催化剂恶化程度计算处理部的详细的一个实施例。
催化剂恶化检测部件108具有滤波处理部501、保持时间设定部502、采样保持处理部503、另一个滤波处理部504、采样处理部505、相关值计算部506、恶化程度计算部507。
滤波处理部501对前O2传感器226的输出电压进行滤波，通过加权平均等实施滤波。
保持时间设定部502根据引擎转速和吸气管压力，对使前O2传感器226和后O2传感器227的输出相位一致的保留时间进行图检索。
采样保持处理部503对由滤波处理部501滤波的前O2传感器输出进行采样，根据由保持时间设定部502设定的保持时间，进行使前O2传感器226和后O2传感器227的输出相位一致的处理。
滤波处理部504对后O2传感器227的输出电压进行滤波。滤波与前O2传感器226的输出电压的滤波同样，由加权平均等实施。
采样处理部505把由滤波处理部504滤波的后O2传感器输出采样。
相关值计算部506用来自采样保持处理部503的前O2传感器226的采样值和来自采样处理部505的后O2传感器227的采样值，对各给定区间计算相关值C。
相关值C的计算由以下表达式(1)进行。
表达式(1)采样数C=Σi=1(Pre(i)-Pre)2·(Post(i)-Post)2---(1)]]>这里，Pre前O2传感器的采样值Post后O2传感器的采样值恶化程度运算部507从由相关值计算部506运算的各给定区间的相关值C，决定催化剂的恶化程度(恶化判定值)D。
图5表示前后O2传感器的相关值C和恶化程度D的关系的一例。
线601表示相关值C和恶化程度D的中央值。相关值C和恶化程度D以线601为中心，根据各自的偏移，具有线602～603的某程度的宽度。
排气限制1时的恶化程度D的NG的阈值变为线604，如果考虑偏移1的宽度605，把催化剂恶化判定为NG的相关值C的阈值就变为排气限制1下的阈值606。而排气限制2时的恶化程度D的NG的阈值变为线607，如果考虑偏移2的宽度608，就无法设定把催化剂恶化判定为NG的相关值D的阈值。
图6(a)～(c)表示在一般例子的催化剂中，应该判定为催化剂NG时的前后O2传感器输出的举动的一例。
如图6(a)所示，在一般的催化剂701的前后设置前O2传感器702和后O2传感器703。
图6(b)的图704是前O2传感器702的输出，通过引擎的控制装置的空气燃料比反馈控制，以给定的电压为中心振荡。
而催化剂701大，并且即使在排气限制上恶化到NG水平，作为全体的恶化并不是这种程度，所以后O2传感器703的输出如图6(c)中图705所示，并不那样振动。据此，用于催化剂恶化判定的相关值变为接近0的小值。
图7(a)～(c)表示在本实施例的催化剂中，应该判定为催化剂NG时的前后O2传感器输出的举动的一例。
如图7(a)所示，本实施例的催化剂装置在一个筐体222内容纳分割为前后2个的前催化剂223和后催化剂224，在前催化剂223和后催化剂224之间划定的中间空间225中设置后O2传感器227。前O2传感器226设置在比前催化剂223更上游一侧。
前O2传感器226的输出如图7(b)中图806所示，通过空气燃料比反馈控制，以给定的电压为中心振荡。
而催化剂全体在排气限制上恶化到NG水平时，前催化剂223的恶化程度比后催化剂224的恶化程度大，所以设置在中间空间225的后O2传感器227的振幅如图7(c)中图808所示，成为比所述图6的例子的设置位置805时(图7(d)中图808所示)大的振幅。据此，用于催化剂恶化判定的相关值变为表示某程度大的值。
图8再度表示前后O2传感器输出的相关值C和恶化程度D的关系的一例。
通过把催化剂和前后O2传感器的结构采用图7(a)所示的结构，在排气限制上成为NG水平的恶化程度的阈值能从区域905转移到区域907，容易设定相关值的阈值。
即分割为前催化剂223和后催化剂224，所以前催化剂223比不分割时恶化早，作为全体，即使是稍微的恶化，也能检测到NG。
图9表示图7(a)所示的本实施例(本发明)的催化剂装置的前催化剂恶化程度和后催化剂恶化程度的关系的一例。
线1001是表示前催化剂223的恶化程度的前后O2传感器输出的相关值。如果变为NG判定的阈值1002，就对故障诊断显示部件261输出催促更换的显示，所以更换前催化剂223，前催化剂223的恶化程度的按照更换，恢复到0。
而后催化剂224如线1005所示，恶化慢，根据本实施例，后催化剂224的恶化程度变为NG的水平1006是更换2次前催化剂223后的时刻1007。
须指出的是，后催化剂224的恶化特性根据前催化剂223和后催化剂224的距离、中间空间225的空间容积等而异，在实际车辆中，可以使用后催化剂224判定为恶化时的前催化剂223的恶化程度。
在本实施例中，根据图9所示的前催化剂恶化程度和后催化剂恶化程度的关系，后催化剂224的恶化程度以前催化剂恶化程度的累计值为后催化剂恶化指标，根据后催化剂恶化指标，进行后催化剂恶化的NG/OK。
图10表示前催化剂恶化程和前催化剂恶化程度的累计值(后催化剂恶化指标)的关系的一例。
前催化剂223的恶化程度1101如果变为阈值1102，就更换，恶化程度回到0。所述的图9的后催化剂恶化的NG水平时刻是1103，前催化剂恶化程度累计值1101达到相当于该时刻的阈值1105时，后催化剂224判定为NG，通过故障诊断显示部件261催促更换。
更换后催化剂224后，清除前催化剂恶化程度累计值，再度开始累计，再度达到阈值1105时，为了更换后催化剂224，进行故障诊断显示。
图11表示本实施例的催化剂装置的催化剂分割的一例。前催化剂223和后催化剂224都为圆柱状，前催化剂223的轴长为L1，后催化剂224的轴长为比前催化剂223的轴长L1长的L2。根据轴长的不同，前催化剂223的容量比后催化剂224小。前催化剂223和后催化剂224之间存在基于轴长L3的中间空间225。
导出前催化剂223相对基于前催化剂223和后催化剂224的合计的恶化特性的关系。
如果催化剂为新品时HC转换效率为Efnew，催化剂NG时的HC转换效率为Efng，则前催化剂223和后催化剂224的分割比L1∶L2由以下的表达式(2)表示。须指出的是，这里所说的HC转换效率指前催化剂223和后催化剂224的合计的转换效率。
L1∶L2＝{(Efnew-Efng)/Efnew}∶(Efng/Efnew)…(2)Efnew＝90％，Efng＝70％时，变为L1∶L2＝22％∶78％，观察到剩余的分割比为L1∶L2＝30％∶70％。
催化剂装置从新品时的转换效率、NG时的转换效率、排放测定值，以给定的分割比分割为前催化剂223和后催化剂224，前催化剂223的容量比后催化剂224小。
此外，中间空间225的体积越大，与前催化剂223的恶化相比，后催化剂224的恶化越慢，所以考虑中间空间225的体积，设定图9所示的前催化剂恶化程度和后催化剂恶化程度的关系。
即在导出前催化剂223相对基于前催化剂223和后催化剂224的恶化特性的关系时，在促使后催化剂224的恶化的要素中附加中间空间225的体积。
图12表示前催化剂223和后催化剂224的OK/NG判定处理部(催化剂恶化诊断装置)的一个结构例。
本实施例的OK/NG判定处理部具有前催化剂恶化判定计算部1401、前催化剂OK/NG判定部1402、前催化剂NG→OK反转次数计数器1405、NG→OK反转次数阈值设定器1406、比较器1407、后催化剂OK/NG判定部1409、前催化剂恶化判定值累计部1411、前催化剂恶化判定累计值存储部1414、开关1408、1412、1413。
前催化剂恶化判定运算部1401由图4所示的前催化剂恶化程度运算处理部构成，输入前O2传感器输出、后O2传感器输出、吸气管压力、引擎转速，根据相关计算，计算前催化剂的恶化判定值(恶化程度)。
前催化剂OK/NG判定部1402从由前催化剂恶化判定运算部1401计算的前催化剂恶化判定值判定前催化剂223的OK/NG。
由前催化剂OK/NG判定部1402判定为NG时，通过基于故障诊断显示部件261的诊断显示，使驾驶员知道该意思，把前催化剂NG的代码写入存储部件262，把前催化剂NG→OK反转次数计数器1405的前催化剂NG→OK反转次数的计数值增加1。
比较器1407比较NG→OK反转次数阈值设定器1406中设定的NG→OK反转次数的阈值和前催化剂NG→OK反转次数计数器1405的计数值。在比较中，反转次数的计数值比阈值大时，通过开关1408，把基于前催化剂判定值运算部1401的前催化剂223的恶化判定值对后催化剂OK/NG判定部1409输入。
前催化剂恶化判定值累计部1411把由前催化剂判定值运算部1401运算的前催化剂223的恶化判定值(恶化程度)累计。进行该累计，直到由后催化剂OK/NG判定部1409判定为后催化剂224的NG，开关1413关闭，把该时刻的累计值作为前催化剂恶化判定累计存储值通过开关1412写入前催化剂恶化判定累计值存储部1414。
后催化剂OK/NG判定部1409根据由前催化剂判定值运算部1401运算的前催化剂223的恶化判定值或由前催化剂恶化判定值累计部1411累计的前催化剂恶化判定累计值，进行后催化剂224的OK/NG判定。
由后催化剂OK/NG判定部1409判定后催化剂224为NG时，通过基于故障诊断显示部件261的诊断显示，对驾驶员通知该意思，把后催化剂NG的代码写入存储部件263。
须指出的是，存储部件262、263是同一存储部件，只是前催化剂NG代码和后催化剂NG代码的存储地址不同。
图13表示前催化剂223和后催化剂224的OK/NG判定处理部(催化剂恶化诊断装置)的其他结构例。须指出的是，在图13中，对图12所对应的部分赋予与图12中赋予的符号相同的符号，省略说明。
本实施例与所述的图12的实施例的不同点在于，图12的实施例对前催化剂NG→OK反转次数计数，而在本实施例中，对前催化剂223的更换次数计数。
在本实施例中，设置对前催化剂223的更换次数进行计数的前催化剂更换次数计数器1505、更换次数阈值设定器1506、比较更换次数阈值设定器1506中设定的更换次数阈值和前催化剂更换次数计数器1505的计数值的比较器1507，比较器1507的输出与所述的图12的实施例同样，控制开关1408。前催化剂更换次数计数器1505的计数值的更新在更换前催化剂223时，由经销商手工输入进行。
参照图14说明后催化剂OK/NG判定部1409的细节。
后催化剂OK/NG判定部1409具有后催化剂OK/NG判定完毕判别部1601、切换比较器1604的输入的开关1602、1603。
后催化剂OK/NG判定完毕判别部1601判定过去是否进行了后催化剂224的NG判定，还没有1次判定为NG时，根据图12或图13所示的结构，通过开关1602、1603，作为比较器1604的输入，对比较值选择前催化剂恶化判定值(恶化程度)，对阈值选择前催化剂恶化判定值，由比较器1604进行两者的比较。
对比较器1604输入的前催化剂恶化判定值比前催化剂恶化判定值大时，判定后催化剂224为NG。
而过去一度判定为NG时，通过开关1602、1603，对比较器1604，作为输入，选择前催化剂恶化判定累计值，对阈值选择前催化剂恶化判定累计存储值，由比较器1604进行两者的比较。
当对比较器1604输入的前催化剂恶化判定累计值比前催化剂恶化判定累计存储值大时，判定后催化剂为NG。
参照图15的程序流程图说明包含本实施例的催化剂恶化判定的引擎控制装置250进行的全体控制的处理流程。
首先，在步骤1701中，曲柄角传感器213的电信号，主要是脉冲信号变化的单位时间的输入数计数，通过运算处理，计算引擎转速。然后，在步骤1702中，用来自吸气管压力传感器205的输出读入吸气管压力。
接着，在步骤1703中，根据所述的引擎转速和所述的吸气管压力，计算基本燃料量。
接着，在步骤1704中，根据所述的引擎转速和所述的吸气管压力，检索基本燃料修正系数。
接着，在步骤1705中，读入催化剂前的前O2传感器226的输出。
接着，在步骤1706中，根据前O2传感器226的输出信号，进行空气燃料比反馈控制，求出空气燃料比反馈控制系数，使得变为作为目标的空气燃料比。
接着，在步骤1707中，读入催化剂后的后O2传感器227的输出。
接着，在步骤1708中，用基于前O2传感器的输出和所述后O2传感器的输出的相关计算，计算前O2传感器226的恶化程度(恶化判定值)。
接着在步骤1709中，从所述的催化剂223的恶化程度计算后催化剂224的恶化程度。
接着在步骤1710中，根据所述基本燃料修正系数和所述空气燃料比反馈控制系数修正所述基本燃料量。然后，在步骤1711中，把所述修正的燃料量作为喷射燃料量的设置。
接着在步骤1712中，计算空转时的目标引擎转速。然后，在步骤1713中，从所述目标转速计算ISC阀203的目标流量。
接着在步骤1714中，计算用于抑制空转时的转动变动的点火时期修正量。
接着在步骤1715中，对ISC阀203输出ISC阀203的目标流量，控制ISC阀203。
接着在步骤1716中，读入节气门开度。然后，在步骤1717中，求出读入的节气门开度的时间变化量，进行加减速的判定。
接着，在步骤1718中，根据所述的加减速的判定，计算加减速时的点火时期修正量。
接着，在步骤1719中，计算基本点火时期。然后，在步骤1720中，对所述基本点火时期进行计算的空转时、加减速时的点火时期修正，作为最终点火时期。然后，在步骤1721中，设置所述最终点火时期，在要求的点火时期进行点火。
下面参照图16的程序流程图说明图4所示的前催化剂恶化程度运算处理部的前催化剂的催化剂恶化程度运算的处理流程。
首先，在步骤1801中，读入前O2传感器226的输出。然后，在步骤1802中，对前O2传感器226的输出进行滤波。
接着，在步骤1803中，读入引擎转速和吸气管压力，然后，在步骤1804中，根据所述引擎转速和所述吸气管压力，对使前O2传感器输出的相位一致的保持时间进行图检索。然后，在步骤1805中，对前O2传感器输出的滤波值，反映保持时间，进行采样。
接着，在步骤1806中，读入后O2传感器227的输出。然后，在步骤1807中，对后O2传感器227的输出进行滤波。然后，在步骤1808中，把后O2传感器227的滤波值进行采样。
接着，在步骤1809中，通过所述催化剂前后的后O2传感器的滤波值的采样值，计算给定区间的相关值。相关值的计算由所述的表达式(1)进行。
接着，在步骤1810中，根据所述相关值，决定前催化剂226的恶化判定值(恶化程度)。
下面，参照图17的程序流程图，说明图12所示的前催化剂223和后催化剂224的OK/NG判定处理部的OK/NG判定的处理流程。
首先，在步骤1901中，读入催化剂前后的O2传感器的输出。然后，在步骤1902中，读入引擎转速和吸气管压力。
接着在步骤1903中，根据所述的催化剂前后的O2传感器的输出、所述引擎转速、所述吸气管压力，计算前催化剂226的恶化判定值。通过图16所示的处理流程，从前后O2传感器的输出的相关值，计算恶化判定值。
接着在步骤1904中，根据所述恶化判定值，进行前催化剂223的恶化OK/NG的判定。
接着在步骤1905中，根据步骤1904的判定结果的OK/NG，分支。在判定结果为NG时，进入步骤1907，存储前催化剂NG的NG代码1，在接着的步骤1908中，进行基于故障显示部件261的故障警告。
在前催化剂223的判定结果为OK时，进入步骤1906，解除故障警告。
接着在步骤1909中，判定是否存在前催化剂223的恶化判定值的累计存储值。当没有累计存储值时，进入步骤1910，判断前催化剂223的恶化判定是否反转为NG→OK。
在反转时，进入步骤1911，对NG→OK反转次数计数，在步骤12中判断反转次数是否在阈值以上。反转次数在阈值以上时，进入步骤1913，读入催化剂223的恶化判定值。然后，在步骤1914中，根据所述催化剂223的恶化判定值，判断后催化剂224的恶化判定的OK/NG。
接着在步骤1915中，根据步骤1914的判定结果的OK/NG，分支。在判定结果为NG时，进入步骤1917，存储后催化剂NG的NG代码2，在接着的步骤1918中，进行基于故障显示部件261的故障警告。
后催化剂224的判定结果为OK时，进入步骤1916，解除故障警告。
在所述的步骤1909中，判定为有前催化剂223的恶化判定累计存储值时，进入步骤1919，通过恶化判定累计存储值和前催化剂恶化判定累计值(阈值)的比较，判定后催化剂224的OK/NG。
当前催化剂恶化判定累计值比恶化判定累计存储值大时，后催化剂NG，这时，在步骤1917、1918中，存储后催化剂NG的代码2，进行故障警告。而前催化剂恶化判定累计值在恶化判定累计存储值以下时，进入步骤1916，进行故障警告的解除。
图18表示图12所示的NG判定处理部的前催化剂恶化判定值累计和判定值存储的处理流程。
首先在步骤2001中，读入前催化剂恶化判定值。然后，在步骤2002中，把前催化剂恶化判定值累计。
接着在步骤2003中，判定是否判定后催化剂224的NG。判定后催化剂224的NG之后，进入步骤2004，存储所述的累计值，然后在步骤2005中，停止累计。
接着参照图19的程序流程图，说明图13所示的前催化剂223和后催化剂224的OK/NG判定处理部的OK/NG判定的处理流程。须指出的是，在图19中，与图17对应的步骤赋予与图17赋予的步骤编号相同的步骤编号，省略说明。
在处理流程中，用步骤2110判别手工输入的前催化剂更换信号的有无，在步骤2111中，把更换次数的计数值增加。然后，在步骤2112中，判定该计数值是否在阈值以上，转移到后催化剂224的恶化的OK/NG判定。
此外与图17所示的程序流程的处理流程相同。
下面，参照图20的程序流程图，说明图14所示的后催化剂OK/NG判定部1409的后催化剂OK/NG判定的处理流程。
首先，在步骤2201中，判定是否已经进行了后催化剂224的恶化NG的判定。在未进行NG的判定时，进入步骤2202，把前催化剂恶化判定值选择为比较值，在步骤2203中，把前催化剂恶化判定阈值选择为阈值。
而进行NG的判定时，进入步骤2204，把前催化剂恶化判定累计值选择为比较值，在步骤2205中，把前催化剂恶化判定累计存储值选择为阈值。
接着在步骤2206中，判定比较值是否在阈值以上，当比较值在阈值以上时，在步骤2207判定后催化剂224为NG，比较值不在阈值以上时，在步骤2208判定为后催化剂OK。
如上所述，催化剂装置从新品时的转换效率、NG时的转换效率、排放测定值，以给定的分割比分割为前催化剂223和后催化剂224，在分割的前催化剂223的前方和分割点设置O2传感器226、227，通过前后O2传感器的输出比较，诊断催化剂的恶化，所以前催化剂比不分割时恶化早，作为全体，即使稍微恶化，也能检测出NG。而且，后催化剂224的恶化程度是从前催化剂223的恶化程度和更换次数得到的，所以不会因为前催化剂223恶化，就更换。
须指出的是，在上述的实施例中，前催化剂223和后催化剂224容纳在一个筐体222内，但是本发明装置并不局限于此，如图21所示，前催化剂223和后催化剂224可以存放在不同的筐体222A、222B中。须指出的是，在图21中，与图1对应的部分赋予与图1赋予的符号相同的符号，省略说明。
此外，代替O2传感器226、227，也能使用输出与排气气体中包含的氧浓度或燃料浓度对应的信号的传感器。
权利要求
1.一种内燃机的催化剂恶化诊断装置，具有第一催化剂和第二催化剂，在所述第一催化剂的前后设置检测特定的排气成分的传感器，预先决定伴随着基于所述第一催化剂和所述第二催化剂的合计的内燃机的排气气体净化的恶化特性和所述第一催化剂的恶化特性的关系，根据设置在所述第一催化剂的前后的所述传感器的输出，运算所述第一催化剂的恶化程度，根据该恶化程度判定所述第一催化剂的恶化，根据所述第一催化剂的恶化程度，判定所述第二催化剂的恶化。
2.根据权利要求1所述的内燃机的催化剂恶化诊断装置，其特征在于在导出第一催化剂相对基于所述第一催化剂和所述第二催化剂的合计的恶化特性的关系时，在促使所述第二催化剂的恶化的要素中附加所述第一催化剂和所述第二催化剂之间存在的空间的体积。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的催化剂恶化诊断装置，其特征在于所述检测特定的排气成分的传感器是对于排气气体中包含的氧的有无，输出双值的O2传感器。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的催化剂恶化诊断装置，其特征在于所述检测特定的排气成分的传感器是输出与排气气体中包含的氧浓度或燃料浓度对应的信号的传感器。
5.一种内燃机催化剂恶化诊断方法，是具有第一催化剂和第二催化剂，在所述第一催化剂的前后设置检测特定的排气成分的传感器的内燃机催化剂恶化诊断方法，预先决定伴随着基于所述第一催化剂和所述第二催化剂的合计的内燃机的排气气体净化的恶化特性和所述第一催化剂的恶化特性的关系，根据设置在所述第一催化剂的前后的所述传感器的输出，运算所述第一催化剂的恶化程度，根据该恶化程度判定所述第一催化剂的恶化，根据所述第一催化剂的恶化程度，判定所述第二催化剂的恶化。
6.一种排气气体净化用的催化剂装置，设置在内燃机的排气通路上，分割为第一催化剂和第二催化剂，按所述排气通路的排气气体流观察，位于上游一侧的所述第一催化剂的容量比所述第二催化剂的容量小。
7.根据权利要求6所述的催化剂装置，其特征在于根据所述第一催化剂和所述第二催化剂在新品时的全部的未燃烧气体转换效率和排气水平判定为NG时的未燃烧气体的转换效率的比率，设定使所述第一催化剂的容量小于所述第二催化剂的容量的比率。
8.根据权利要求6或7所述的催化剂装置，其特征在于所述第一催化剂和所述第二催化剂被收纳在同一筐体中。
全文摘要
提供能正确进行能与一年一年变得严厉的排气限制对应的催化剂诊断，能降低成本的引擎的催化剂恶化诊断装置及其方法和排气气体净化用的催化剂装置。从新品时的转换效率、NG时的转换效率、排放测定值，以给定的分割比分割催化剂。在分割的前催化剂(223)的前方和分割点设置O
文档编号F01N3/20GK1959075SQ20061014244
公开日2007年5月9日 申请日期2006年10月25日 优先权日2005年11月2日
发明者浅野诚二 申请人:株式会社日立制作所