内燃机的催化剂劣化判断装置的制作方法

专利名称：内燃机的催化剂劣化判断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种判断内燃机上设置的催化剂的劣化的装置。
背景技术：
在内燃机中，通过排气路径上设置的排气净化用的催化剂进行排气成分的净化。该催化剂对排气成分的净化，在内燃机中燃烧的混合气体的空燃比处在规定范围内时高效地进行。为了将上述空燃比调整到规定的范围内， 一般进行对提供到内燃机的燃料喷射量进行增减校正的空燃比反馈控制。即，在上述排气路径中的催化剂的上游侧，设置用于检测排气中的氧浓度的氧传感器。在空燃比反馈控制中，根据该传感器的输出信号检测混合气体的空燃比，为了使该检测出的空燃比为目标空燃比，求出相对燃料喷射量的空燃比校正值。根据该空燃比校正值，增减校正燃料喷射量。
并且，还存在计算相对上述空燃比校正值的修正值的、所谓执行空燃比的子反馈控制的情况。即，在上述排气路径中的催化剂的下游侧，为了掌握催化剂对排气成分的净化状态，也设置检测排气中的氧浓度的氧传感器。在上述子反馈控制中，根据该传感器的输出信号，计算出相对上述空燃比校正值的修正值。
在此，当催化剂的劣化发生时，即使适当控制混合气体的空燃比，也无法充分进行排气的净化。因此， 一直以来，提出了判断催化剂的劣化的装置的各种方案。
例如在专利文献1所述的装置中，如下所述地进行催化剂的劣化判断。
4催化剂具有下述储氧作用通过催化剂的排气中的氧浓度大于理论空燃比下混合气体燃烧时的氧浓度时，储藏排气中的氧，该排气中的氧浓度小于理论空燃比下混合气体燃烧时的氧浓度时，排放储藏的氧。因此，燃烧室内的混合气体的空燃比从浓(小)状态向稀(大)状态变更时，催化剂中的储氧完成后，催化剂下游侧的排气中的氧浓度变高。另一方面，燃烧室内的混合气体的空燃比从稀状态向浓状态变更时，来自催化剂的氧排放完成后，催化剂下游侧的排气中的氧浓度变低。因此，通过监视变更了混合气体的空燃比后的催化剂下游侧的氧浓度的变化，可推测催化剂的储氧量。并且，该储氧量具有随着催化剂劣化进行而减少的倾向，因此在上述文献所述的装置中，通过上述方式推测催化剂的储氧量，根据该推测的值进行催化剂的劣化判断。
而在内燃机中，在加速时等情况下，存在通过燃料喷射量的增量校正，混合气体的空燃比比理论空燃比浓的情况。在这种燃料的增量校正中，相对空气，燃料的量变得过剩，因此未燃燃料容易排出到排气路径。这样被排出的未燃燃料在燃料喷射量的增量校正结束后，残留在排气路径内直到经过一定程度的时间。因此，增量校正结束后进行上述储氧量的计算时，若这种未燃燃料残留，则有可能错误计算储氧量，甚至有可能对催化剂的劣化判断产生不良影响。
专利文献1:日本特开2001-329832号公报

发明内容
本发明的目的在于提供一种内燃机的催化剂劣化判断装置，在进行了燃料喷射量的增量校正后计算催化剂的储氧量时，可更正确地计算出储氧量。
为了实现上述目的，在本发明的一个方式中，提供进行内燃机的排气路径上配置的排气净化用的催化剂的劣化判断的催化剂劣化判断装置。该判断装置强制变更混合气体的空燃比，根据该空燃比强制变更后变化的上述催化剂的下游侧的排气中的氧浓度，计算上述催化剂的储氧量，并根据该计算出的上述储氧量进行上述催化剂的劣化判断。上述内燃机具有为了使混合气体的空燃比比理论空燃比浓而对燃料喷射量进行增量校正的功能。上述判断装置具有禁止部，在上述增量校正结束后进行上述储氧量的计算时，所述禁止部设定上述增量校正刚结束后禁止上述储氧量的计算的禁止期间。该禁止部可变地设定上述禁止期间，使上述增量校正中的燃料的总增量越多，禁止期间越长。


图1是表示应用了本发明的第1实施方式的催化剂劣化判断装置
的内燃机及其周边构成的概要图。
图2是用于说明图1的催化剂中的储氧量的推测方式的时序图。图3是表示由图1的电子控制装置执行的催化剂的劣化判断处理
的步骤的流程图。
图4是表示由图1的电子控制装置执行的掩蔽(mask)处理的步骤的流程图。
图5是表示根据浓计数(rich coimt)设定的判断值的设定方式的图。图6是表示执行图4的掩蔽处理时的各种值的变化方式的时序图。图7是表示本发明的第2实施方式的掩蔽处理的步骤的流程图。图8是表示执行图7的掩蔽处理时的各种值的变化方式的时序图。图9是表示本发明的第3实施方式的掩蔽处理的步骤的流程图。图10是根据增量系数及增量时间设定图9的掩蔽时间的映射图(map)。
具体实施例方式
以下参照图1~图6说明使本发明的内燃机的催化剂劣化判断装置具体化的第1实施方式。图1表示应用了本发明的催化剂劣化判断装置的车载用内燃机10及其周边构成的概要构成。
如图1所示，在内燃机10的吸气路径11中，设有使其路径面积可变的节流阀15，通过其开度控制调整经过空气清洁器14而被吸入的
空气的量。吸入的空气的量(吸入空气量GA)由空气流量计16检测。并且，吸入到吸气路径11的空气与从设置在吸气路径11中的节流阀15的下游的燃料喷射阀17喷射的燃料混合，该混合气体被送到燃烧室燃烧。
由于在燃烧室内的混合气体的燃烧而产生的排气被排出到排气路径13。排气路径13上设有净化排气中的成分的排气净化用的催化剂18。催化剂18在进行理论空燃比附近的燃烧的状态下，氧化排气中的HC、 CO，并且还原该排气中的NOx，具有净化排气的作用。并且，催化剂18具有以下储氧作用通过催化剂18的排气中的氧浓度大于理论空燃比下混合气体燃烧时的氧浓度时，储藏排气中的氧，该排气中的氧浓度小于理论空燃比下混合气体燃烧时的氧浓度时，排放储藏的氧。
在排气路径13中的催化剂18的上游侧设置检测排气中的氧浓度的空燃比传感器19。并且，在排气路径13中的催化剂18的下游侧设置检测排气中的氧浓度的氧传感器20。
空燃比传感器19是公知的极限电流型氧传感器。该极限电流型氧传感器通过在浓差电池型氧传感器的检测部上设置称为扩散限速层的陶瓷层，产生与排气中的氧浓度对应的输出电流。当与排气中的氧浓度有密切关系的空燃比是理论空燃比时，空燃比传感器19的输出电流变为"0"。换言之，催化剂18的上游侧的排气中的氧浓度与理论空燃比下混合气体燃烧时排气中的氧浓度相等时，输出电压变为"0"。并且，随着空燃比变浓(随着排气中的氧浓度下降)，输出电流在负的方向变大，随着空燃比变稀(随着排气中的氧浓度增大)，输出电 流在正的方向变大。因此，根据该空燃比传感器19的输出，对燃烧室 内的混合气体的空燃比，可检测出其稀程度、浓程度。此外，通过空 燃比传感器9的输出掌握的空燃比是基于催化剂18的上游侧的排气 中的氧浓度的空燃比，反映了燃烧室内的混合气体的空燃比，为了方 便，在以下说明中称为"上游侧空燃比"。
并且，氧传感器20是公知的浓差电池型氧传感器。该浓差电池型 氧传感器，在空燃比比理论空燃比浓时，输出约1V左右的电压，在空 燃比比理论空燃比稀时，输出电压变为约0V。换言之，氧传感器20 的输出电压，在催化剂18的下游侧的排气中的氧浓度小于理论空燃比 下混合气体燃烧时的排气中的氧浓度时，变为约1V左右，这之外变为 约0V。并且，氧传感器20在与理论空燃比对应的氧浓度附近，其输 出电压大幅李化。因此，根据该氧传感器20的输出，可检测出催化剂 18的下游侧的排气中的氧浓度相对于理论空燃比下混合气体燃烧时排 气中的氧浓度是高还是低。此外，通过氧传感器20的输出掌握的空燃 比是基于进行氧的储藏及排放的催化剂18的下游侧的排气中的氧浓度 的空燃比，不一定反映混合气体的空燃比，但为了方便，以下说明中 称为"下游侧空燃比"。
该氧传感器20为了监视催化剂18的排气净化作用的状态，设置 在排气路径13中的催化剂18的下游侧。gP，空燃比传感器19的输出 表示空燃比的浓、氧传感器20的输出表示空燃比的稀时，从催化剂18 放出氧，能理解该催化剂18的氧化作用被促进。另一方面，空燃比传 感器19的输出表示空燃比的稀、氧传感器20的输出表示空燃比的浓 时，氧储藏到催化剂18中，能理解该催化剂18的还原作用被促进。
上述催化剂18仅在燃烧的混合气体的空燃比处于理论空燃比附 近的较小范围(窗口)时，通过氧化还原反应高效地净化排气中的全 部主要有害成分(HC、 CO、 NOx)。为了使该催化剂18有效地发挥作用，需要严密的空燃比控制，用于使混合气体的空燃比与上述窗口 的中心对应。
该空燃比的控制通过电子控制装置(ECU) 22进行。向电子控制 装置22中输入包括上述空气流量计16、上述空燃比传感器19、氧 传感器20、检测加速踏板的操作量的踏板操作量传感器、检测内燃机 旋转速度的旋转速度传感器的各种传感器类的检测信号。并且，电子 控制装置22根据由这些传感器类的检测信号掌握的内燃机10的运转 状况，驱动控制上述节流阀15、燃料喷射阀17等，进行上述空燃比的 控制。该电子控制装置22对空燃比控制的概要如下所述。
首先，电子控制装置22根据上述加速踏板的操作量及内燃机旋转 速度的检测结果求出掌握的吸入空气量的要求量，调整节流阀15的开 度，.以获得与要求量对应的吸入空气量，。另一方面，对由空气流量 计16检测出的吸入空气量的实测值，求出为了获得理论空燃比所需的
燃料量，据此调整来自燃料喷射阀n的燃料喷射量。这样一来，可使
燃烧室中燃烧的混合气体的空燃比一定程度上接近理论空燃比。但这 些对于上述要求的高精度的空燃比控制而言是不充分的。
因此，电子控制装置22根据上述空燃比传感器19的检测结果， 掌握上游侧空燃比的实测值，根据该实测值和目标空燃比TAF (通常 为理论空燃比)的背离程度计算空燃比反馈校正量，并根据该空燃比 反馈校正量反馈校正燃料喷射阀17的燃料喷射量。通过该空燃比反馈 控制，能确保所要求的空燃比控制的精度u
并且，电子控制装置22根据上述氧传感器20的检测结果进行对 上述空燃比反馈校正量的修正。在该修正处理中，增减校正根据氧传 感器20的输出计算出的子反馈校正量，通过该子反馈校正量修正上述 空燃比反馈校正量。具体而言，在氧传感器20的输出表示空燃比浓的 期间，为了使上述上游侧空燃比以每次一定量地向稀侧变化、即为了使上述上游侧空燃比一点点地靠近稀侧，使子反馈校正量以每次一定 量地向负侧增大。另一方面，在氧传感器20的输出表示空燃比稀的期 间，为了使上述上游侧空燃比以每次一定量地向浓侧变化、即为了使 上述上游侧空燃比一点点地靠近浓侧，使子反馈校正量以每次一定量 地向正侧增大。通过这种子反馈控制，有效利用催化剂18的净化作用。
因此，在本实施方式中，使用空燃比的控制和催化剂18进行排气
的净化。
并且，电子控制装置22在内燃机运转状态处于规定状态时，增量 校正燃料喷射量，使混合气体的空燃比比理论空燃比浓。这种规定的 状态可以列举例如以下的时刻等使内燃机IO从常规状态转换向加速 状态而需要增大输出时；抑制混合气体的燃烧温度的过度升温时；或 者抑制内燃机IO从常规状态向较弱的减速状态转换时发生失火时。并 且，增量校正燃料喷射量时，根据内燃机运转状态设定的目标空燃比 TAF与理论空燃比相比设定得靠近浓侧，为了使实际的空燃比变为设 定在浓侧的目标空燃比TAF，设定作为相对基本燃料喷射量的增量校 正值的增量系数RK。
但是当上述催化剂18的劣化发生时，即使适当地进行空燃比控 制，也无法充分地净化排气。因此，在本实施方式中，通过以下方式 进行催化剂18的劣化判断。
如上所述，催化剂18具有储氧作用，该催化剂18的储氧量随着 该催化剂18劣化的进行而具有减少的倾向。因此，在本实施方式中， 推测催化剂18的储氧量，根据该推测的值进行催化剂18的劣化判断。
基于该储氧量进行催化剂18的劣化判断时，通过下述激活控制求 出该催化剂18的储氧量C。在该激活控制中，每当氧传感器20的输出 反向时，目标空燃比(上游侧空燃比)TAF从浓向稀、或从稀向浓逆转。
图2分别表示执行上述激活控制时的目标空燃比TAF、由氧传感 器20检测出的下游侧空燃比RAF、及储氧量C的变化方式。
在时刻tl下，在氧传感器20的输出表示稀的状态下开始激活控 制时，如图2所示，目标空燃比TAF从理论空燃比向浓侧变更。当这 样将目标空燃比TAF强制变更向浓侧时，燃料喷射量增加，其结果是， 上游侧空燃比变浓。
在上游侧空燃比变得比理论空燃比浓的期间，从催化剂18放出 氧。因此，由氧传感器20检测出的下游侧空燃比RAF变稀。并且，催 化剂18中储藏的氧全部放出时，不再向排气提供来自催化剂18的氧， 因此在时刻t2下，下游侧空燃比RAF逆转为浓。通过这种氧传感器 20的输出反向，可知催化剂18中储藏的氧全部被放出。
在时刻t2下，氧传感器20的输出从表示稀的状态逆转为表示浓 的状态时，目标空燃比TAF与理论空燃比相比向稀侧变更。这样一来， 燃料喷射量减少，其结果是，上游侧空燃比变稀。
在上游侧空燃比变得比理论空燃比稀的期间，催化剂18储藏排气 中的氧。因此，由氧传感器20检测出的下游侧空燃比RAF变浓。并且， 当催化剂18的氧储藏达到极限时，排气中的氧不再被催化剂18储藏， 因此在时刻t3下，下游侧空燃比RAF逆转为稀。通过这种氧传感器 20的输出反向，可知催化剂18的储氧量达到极限量(最大储氧量 Cmax)。
在时刻t3下，氧传感器20的输出从表示浓的状态逆转为表示稀 的状态时，目标空燃比TAF与理论空燃比相比再次向浓侧变更。在上游侧空燃比变得比理论空燃比浓的期间，从催化剂18放出
氧。因此，由氧传感器20检测出的下游侧空燃比RAF变稀。并且，当 催化剂18中储藏的氧全部被放出时，不再向排气提供来自催化剂18 的氧，因此在时刻t4下，下游侧空燃比RAF逆转为浓。通过这种氧传 感器20的输出反向，可知催化剂18中储藏的氧、即最大氧储氧量Cmax 全部被放出。
因此，当正在执行激活控制时，根据下游侧空燃比RAF强制变更 上游侧空燃比。换言之，根据催化剂18的下游侧的排气中的氧浓度， 强制变更混合气体的空燃比。并且，根据该强制变更后变化的下游侧 空燃比RAF (催化剂18的下游侧的排气中的氧浓度)的变化方式，可 掌握催化剂18中储藏的氧全部被放出的状态、催化剂18的储氧量达 到极限量的状态。因此，在上游侧空燃比稀、且下游侧空燃比RAF浓 的期间，如果累计流入到催化剂18的氧的量，则可推测催化剂18的 储氧量C。并且，在上游侧空燃比浓、且下游侧空燃比RAF稀的期间， 如果累计流入到催化剂18的排气的氧不足量，则可推测催化剂18的 排氧量COUT。其中，"流入到催化剂18的排气的氧不足量"是指， 理论空燃比的混合气体燃烧时流入到催化剂18的排气中的氧量、与比 理论空燃比浓的混合气体燃烧时流入到催化剂18的排气中的氧量的 差。在规定期间内流入到催化剂18的排气的氧不足量的总量与在上述 规定期间内从催化剂18排放的排氧量COUT的总量相等。此外，从催 化剂18排放的氧原本是被催化剂18储藏的氧，因此该排氧量COUT 变为与上述储氧量C基本相同的值，实质上是表示储氧量的值。
并且，催化剂18的储氧作用对应催化剂18的劣化程度而下降， 因此当催化剂18的储氧量不满足规定的判断值时，判断催化剂18劣 化到不能允许的程度。
图3表示催化剂18的劣化判断的处理步骤。并且，该处理在执行 上述激活控制时通过上述电子控制装置22每隔规定的执行周期重复执
12行。并且，激活控制的执行条件可适当设定，例如可包括以下内容 催化剂18达到活化温度；执行空燃比反馈控制；吸入空气量GA变为 适当范围内的量等。
当开始本处理时，在步骤S200中判断目标空燃比TAF是否切换、 具体而言判断是否从浓切换为稀。并且，判断目标空燃比TAF未切换 时，暂时结束本处理。
另一方面，在步骤S200中判断目标空燃比TAF切换时，即例如 判断是前面的图2中时刻t2的状态时，在步骤S210中，根据下式(l) 累计储氧量C。
此次的储氧量C二上一次的储氧量C + 0.23X厶A/FX燃料喷射量Q
.......(1)
其中，"此次的储氧量C"是此次的执行周期中计算出的最新的 储氧量c，"上一次的储氧量c"是指上一次的执行周期中计算出的过 去的储氧量C。并且，"0.23"是空气中氧的比例，"AA/F"是由空 燃比传感器19检测出的空燃比减去理论空燃比后的值。并且，"燃料 喷射量Q"是在独立于本处理而执行的燃料喷射控制中设定的值，是 本处理执行时提供到内燃机10的燃料量。在上述公式(1)中，"△ A/FX燃料喷射量Q"获得的值是相当于本处理的执行周期内流入到催 化剂18的未燃烧的空气量的值，其乘以"0.23"而得到的值相当于未 燃烧的氧量。并且，该未燃烧的氧被催化剂18储藏。因此，通过上述 公式(1)，能计算出此次的执行周期内的最新的储氧量C。
接着，在步骤S220中判断下游侧空燃比RAF是否逆转、具体而 言判断是否从浓逆转为稀。当判断下游侧空燃比RAF未逆转时，在下 一次的执行周期内再次执行步骤S210的处理。重复储氧量C的累计直 到下游侧空燃比RAF逆转为止。另一方面，当在步骤S220中判断下游侧空燃比RAF逆转时，即 判断是之前的图2中时刻t3的状态时，在步骤S230中，将现在的储氧 量C设定为催化剂18的最大储氧量Cmax。
并且，在步骤S240中，判断该最大储氧量Cmax是否在规定的劣 化判断值a以上。当最大储氧量Cmax在劣化判断值a以上时，判断催 化剂18的劣化在允许范围内。因此，在步骤S250中判断催化剂18"无 劣化"，结束本处理。另一方面，在步骤S240中判断最大储氧量Cmax 小于劣化判断值a时，催化剂18的劣化超过允许范围。因此，在步骤 S260中判断催化剂18 "有劣化"，结束本处理。
此外，在本实施方式中，根据催化剂18的储氧量C进行催化剂 18的劣化判断，但也可求出上述排氧量COUT，将其与规定的判断值 比较，从而进行催化剂18的劣化判断。并且，也可以求出储氧量C及 排氧量COUT，比较它们的平均值和规定的判断值。
而如上所述，在内燃机10中，当该内燃机运转状态处于规定状态 时，进行燃料喷射量的增量校正。在该燃料的增量校正中，相对空气， 燃料量变得过剩，因此，未燃燃料容易排出到排气路径13。这样被排 出的未燃燃料在增量校正结束后，残留在排气路径13内直到经过一定 程度的时间。因此，在该未燃燃料残留在排气路径13内的状态下进行 上述储氧量C的计算时，有可能存在排氧量C错误计算的情况，甚至 有可能对催化剂18的劣化判断造成不良影响。此外，认为未燃燃料使 储氧量C的计算精度降低的原因，例如包括未燃燃料附着到氧传感 器20或催化剂18上、储氧量C的计算变得不稳定等。
燃料喷射量的增量校正结束后进行储氧量C的计算时，残留在排 气路径13内的未燃燃料减少到对储氧量C的计算的影响被抑制的程度 为止所需的时间(以下称为影响时间)具有以下倾向。gp，增量校正时设定的增量校正值越大、或者虽然增量校正值小但增量校正的执行 时间越长，上述影响时间就越长。换方之，在增量校正中喷射的燃料 中的增量部分的总量(以下称为总增量)越多，上述影响时间越长。因此，在本实施方式中，燃料喷射量的增量校正结束后进行储氧 量C的计算时，设置禁止增量校正刚结束后的储氧量C的计算的禁止 期间。并且，该禁止期间可变设定为，增量校正中的燃料的总增量越 多，禁止期间越长。因此，进行了燃料喷射量的增量校正后计算催化 剂18的储氧量C时，可更正确地计算出储氧量C。以下参照图4~图6说明禁止增量校正刚结束后的储氧量C的计算的掩蔽处理。图4表示掩蔽处理的处理步骤。并且，本处理通过作为禁止部发 挥功能的电子控制装置22每隔规定周期重复执行。当本处理开始时，首先在步骤S300中判断是否进行燃料喷射量的 增量校正。并且，在步骤S300中进行增量校正时，在步骤S310中根 据下述公式(2)计算浓计数RC。此次的浓计数RC-上一次的浓计数RC十{(吸入空气量GA/目 标空燃比TAF)-(吸入空气量GA/14.7) } (2)在上述公式(2)中，"此次的浓计数RC"是此次的执行周期中 计算出的最新的浓计数RC，"上一次的浓计数RC"是指上一次的执 行周期中计算出的过去的浓计数RC。并且，"(吸入空气量GA/目标 空燃比TAF)"获得的值是根据由空气流量计16检测出的现在的吸入 空气量GA和现在设定的目标空燃比TAF计算出的现在的燃料喷射量。 并且，"(吸入空气量GA/14.7)"获得的值是相对由空气流量计16 检测出的现在的吸入空气量GA可完全燃烧的燃料喷射量。因此，当燃料喷射量被增量校正时，"(吸入空气量GA/目标空燃比TAF)-(吸 入空气量GA/14.7)"获得的值，变成增量校正后的燃料喷射量中在燃 烧室中有可能不燃烧的增量部分的燃料量，是表示相对理论空燃比过 量地喷射的燃料量的值。并且，将该增量部分的燃料量与"上一次的 浓计数RC"相加所获得的"此次的浓计数RC"，是燃料喷射量的增 量校正中，每隔规定时间累计燃料的增量部分的累计值。因此，通过 上述公式(2)，计算出从燃料喷射量的增量校正开始到此次执行本处 理的期间内喷射的燃料的总增量。接着，在步骤S320中判断在步骤S310中更新的浓计数RC是否 在规定的判断值A以上。该步骤S320的处理根据以下原因进行。艮口，燃料增量中，燃料的总增量一定程度上少时，排出到排气路 径13的未燃燃料的量少，因此对储氧量C的计算精度造成的影响也变 小。因此，相当于燃料的总增量的上述浓计数RC不满足上述判断值A 时，中止禁止从增量校正刚结束开始到经过上述禁止期间为止的储氧 量C的计算的处理。这样一来，可抑制不必要地设定禁止储氧量C的 计算的期间。此外，作为上述判断值A，设定为对储氧量C的计算精 度不产生影响的程度的总增量。并且，在步骤S320中，当浓计数RC不满足判断值A时，暂时结 束本处理。另一方面，在步骤S320中判断浓计数RC在判断值A以上时，为 了进行设定上述禁止期间的处理，在步骤S320中，掩蔽执行标记MF 从"OFF"变更为"ON"，本处理暂时结束。当该掩蔽执行标记MF 设定为"ON"时，通过禁止上述激活控制及劣化判断处理的执行，禁 止储氧量C的计算。因此在进行燃料喷射量的增量校正的期间，进行上述浓计数RC的计算及更新。另一方面，在上述步骤S300中，当判断未进行燃料喷射量的增量校正时，在步骤S340中判断上述掩蔽执行标记MF是否设定为"ON"。 并且，当在步骤S340中判断掩蔽执行标记MF设定为"OFF"时，不 设定上述禁止期间，暂时结束本处理。另一方面，在步骤S340中判断掩蔽执行标记MF设定为"ON" 时，在步骤S350中判断是否进行后述的掩蔽计数(maskcount)MC的计 算。并且，在步骤S350中判断尚未进行掩蔽计数MC的计算时，在步 骤S360中根据浓计数RC的最终值、即燃料喷射量的增量校正刚结束 后的浓计数RC的值，设定判断值B。该判断值B如图5所示，可变设 定为，浓计数RC的最终值越大，判断值B越大。设定了判断值B后，或者在步骤S350中通过判断进行掩蔽计数 MC的计算而判断己经设定了判断值B时，在步骤S370中根据下述公 式(3)进行上述掩蔽计数MC的计算及更新。此次的掩蔽计数MC-上一次的掩蔽计数MC +增加值i……(3)在上述公式(3)中，"此次的掩蔽计数MC"是此次的执行周期 中计算出的最新的掩蔽计数MC，"上一次的掩蔽计数MC"是在上一 次的执行周期中计算出的过去的掩蔽计数MC。并且，增加值i设定为 适当的数值，例如"1"等。此外，掩蔽计数MC的初始值设定为"0"， 重复进行本处理，每次执行步骤S370的处理时，掩蔽计数MC的值每 次增加增加值i。接着，在步骤S380中判断掩蔽计数MC是否在上述判断值B以 上。并且，在步骤S380中判断掩蔽计数MC小于判断值B时，判断燃 料喷射量的增量校正结束后的经过时间尚未处于上述影响时间内，暂17时结束本处理。另一方面，在步骤S380中判断掩蔽计数MC在判断值B以上时， 燃料喷射量的增量校正结束后经过了足够的上述影响时间，可正常计 算储氧量C。因此，在步骤S390中，掩蔽执行标记MF从"ON"变更 为"OFF"，允许上述激活控制及劣化判断处理的执行。并且，在步骤 S400中，掩蔽计数MC重置为"0"，暂时结束本处理。图6表示上述掩蔽处理执行时的各种值的变化方式。在时刻tl下开始燃料喷射量的增量校正时，开始浓计数RC的计 算，其值逐渐变大。并且，在时刻t2下，当浓计数RC的值达到判断 值A以上时，掩蔽执行标记MF设定为"ON"。之后，时刻t3下结束 增量校正后，停止浓计数RC的更新。因此，在增量校正开始到结束为 止的期间，更新浓计数RC的值，从而在增量校正结束时刻的浓计数 RC的最终值中反映增量校正中的燃料的总增量。并且，在时刻t3下结束增量校正时，根据此时的浓计数RC的值 设定判断值B，并且开始掩蔽计数MC的计算。该掩蔽计数MC的值 随着增量校正结束后的时间经过而逐渐变大。并且，时刻t4下掩蔽计 数MC达到判断值B时，掩蔽执行标记MF设定为"OFF"，从而允许 增量校正结束后的上述激活控制及劣化判断处理的执行，并且浓计数 RC重置为"0"。因此，在增量校正刚结束后到掩蔽计数MC达到判断值B为止的 期间，禁止储氧量C的计算，从而设定增量校正刚结束后禁止储氧量 C的计算的禁止期间(时刻t3 时刻t4)。通过设置该禁止期间，可避 开受到增量校正的未燃燃料的残留部分的影响而错误计算储氧量C的 期间，计算出储氧量C。并且，上述判断值B可变设定为增量校正结束时刻的浓计数RC 的值越大，判断值B越大。因此，增量校正中的总增量越多，掩蔽计 数MC达到判断值B的时间越长。因此，可变设定为燃料的总增量 越多、上述影响时间越长，上述禁止期间越长。因此，可与残留在排气路径13内的未燃燃料减少到对储氧量C的计算的影响被抑制的程度为止所需的时间(上述影响时间)建立关联，适当地设定上述禁止期 间。根据本实施方式，设定上述禁止期间的同时，可适当设定该禁止期间，因此在进行了燃料喷射量的增量校正后计算催化剂18的储氧量c时，可更正确地计算出储氧量c。并且，由于可更正确地计算出储氧量C，因此也可提高在进行了燃料喷射量的增量校正后进行催化剂18 的劣化判断时的判断精度。如上所述，根据本实施方式，可获得以下优点。(l)存在对用于使混合气体的空燃比比理论空燃比浓的燃料喷射 量进行增量校正的情况。该增量校正结束后进行储氧量C的计算时， 设定增量校正刚结束后禁止储氧量C的计算的禁止期间。因此，可避 开因受到未燃燃料的残留部分的影响而错误计算储氧量C的期间，计 算出储氧量C。并且，该禁止期间可变设定为，增量校正中的燃料的总增量越多， 禁止期间越长。因此，可与残留在排气路径13内的未燃燃料减少到对 储氧量C的计算的影响被抑制的程度为止所需的时间建立关联，适当 地设定上述禁止期间。因此，在进行了燃料喷射量的增量校正后计算催化剂18的储氧量 C时，可更正确地计算出储氧量C。并且，由于可更正确地计算出储氧 量C，因此也可提高在进行了燃料喷射量的增量校正后进行催化剂18的劣化判断时的判断精度。(2)燃料喷射量的增量校正开始到结束为止，进行上述浓计数 RC的计算及更新，从而计算增量校正中燃料的总增量。并且，设定相 对增量校正结束后的经过时间的判断值B，使得上述总增量越多、即浓计数RC的最终值越大，该判断值B越大，将表示增量校正结束后的 经过时间的掩蔽计数MC达到上述判断值B为止的期间作为上述禁止期间。这样一来，可变设定为总增量越多，换言之，残留在排气路径13内的未燃燃料减少到对储氧量C的计算的影响被抑制的程度为止 所需的时间越长，上述禁止期间越长。因此，可适当进行该禁止期间 的设定。(3) 计算在燃料喷射量的增量校正中每隔规定时间、具体而言每 隔上述掩蔽处理的执行周期累计燃料的增量部分的浓计数RC。因此， 可适当计算出燃料喷射量的增量校正中的燃料的总增量。(4) 燃料增量中的上述总增量一定程度上少时，排出到排气路径 13的未燃燃料的量变少，对储氧量C的计算精度造成的影响也减小。 因此，表示上述总增量的浓计数RC不满足提前设定的上述判断值A 时，中止禁止从增量校正刚结束开始到经过上述禁止期间为止的储氧 量C的计算的处理。换言之，在禁止期间内允许上述储氧量C的计算。 因此，可抑制不必要地设定禁止储氧量C的计算的期间。以下参照图7及图8说明本发明的第2实施方式。在上述第1实施方式中，燃料喷射量的增量校正刚结束后的经过 时间达到根据该增量校正中喷射的燃料的总增量设定的判断值B之前， 禁止储氧量C的计算。而在本实施方式中，通过其他方式设定该禁止 期间，这一点与第1实施方式不同。因此以下以不同点为中心，说明 本实施方式的劣化判断装置。图7表示在本实施方式中执行的掩蔽处理的处理步骤。此外，本 处理也通过电子控制装置22每隔规定周期重复执行。本处理开始后，首先在步骤S500中判断是否正在进行燃料喷射量 的增量校正。并且，当进行增量校正时，在步骤S510中根据下述公式 (4)计算浓计数RC。此次的浓计数RC^上一次的浓计数RC + {目标燃料喷射量X(增 量系数RK-1) X系数T) ……(4)在上述公式(4)中，"此次的浓计数RC"是此次的执行周期下 计算出的最新的浓计数RC，"前一次的浓计数RC"是在上一次的执 行周期中计算出的过去的浓计数RC。并且"目标燃料喷射量"是相对 根据内燃机运转状态设定的基本燃料喷射量而反映上述增量系数RK的值，从燃料喷射阀n喷射的燃料量被控制为该目标燃料喷射量。该目标燃料喷射量乘以"(增量系数RK-1)"获得的"目标燃料喷射量 X (增量系数RK-1)"的值，变成增量校正后的燃料喷射量中可能在燃料室内未燃烧的增量的燃料量，是表示相对理论空燃比过量地喷射的燃料量的值。并且，系数T是下述公式(5)表示的值。系数T^内燃机旋转速度NE/60X曲轴旋转一周的燃料喷射次数 X每秒的掩蔽处理执行次数……(5)上述定义的系数T乘以"目标燃料喷射量X (增量系数RK-1)" 而得到的"目标燃料喷射量X (增量系数RK-1) X系数T"的值，变 成表示本处理的各执行周期中的燃料的增量部分的值。并且，将该"目 标燃料喷射量X (增量系数RK-1) X系数T"的值与"上一次的浓计21数RC"相加所获得的"此次的浓计数RC"，变成累计了燃料喷射量
的增量校正中各规定时间、即本处理的各执行周期的燃料的增量部分
的累计值。因此，通过上述公式(5)，计算出从燃料喷射量的增量校
正开始到此次执行本处理为止的期间内喷射的燃料的总增量。
在进行燃料喷射量的增量校正的期间，进行上述浓计数RC的计 算及更新。
另一方面，在上述步骤S500中，当判断未进行燃料喷射量的增量 校正时，在步骤S520中判断浓计数RC是否在"0"以下。并且，当浓 计数RC在"0"以下时，在步骤S530中允许上述激活控制及劣化判断 处理的执行，暂时结束本处理。未进行该增量校正、且浓计数RC在"0" 以下时，不设置上述禁止期间，暂时结束本处理。
另一方面，在步骤S520中，浓计数RC超过"O"时，在步骤S540 中，根据下述公式(6)进行浓计数RC的减法，暂时结束本处理。
此次的浓计数RC二上一次的浓计数RC-减去值d ……(6)
在上述公式(6)中，"此次的浓计数RC"是此次的执行周期中 计算出的最新的浓计数RC，"上一次的浓计数RC"是上一次的执行 周期中计算出的过去的浓计数RC。并且，减去值d是决定从燃料喷射 量的增量校正刚结束后到减法开始的浓计数RC的值变为"0"为止的 时间的值，设定适当的值以使该时间变为相当于上述影响时间的时间。 并且，重复进行本处理，每次执行步骤S540的处理时，浓计数RC的 值每次减少减去值d。
因此，在本实施方式中的掩蔽处理中，燃料喷射量的增量校正开 始到结束为止，通过进行利用上述公式(4)的浓计数RC的计算及更 新，计算燃料喷射量的增量校正中的燃料的总增量。并且，当该增量校正结束后，开始浓计数RC的减法，当每隔规定周期减去后的浓计数
RC的值达到"0"以下时，判断燃料喷射量的增量校正结束后经过了
足够的时间。具体而言，判断经过了足够的上述影响时间，可正常计
算出储氧量c。因此，允许激活控制及劣化判断处理的执行。 图8表示上述掩蔽处理执行时的各种值的变化方式。
在时刻tl下开始燃料喷射量的增量校正时，禁止上述激活控制及
劣化判断处理的执行，并且开始浓计数RC的计算，该浓计数RC的值 逐渐变大。并且，在时刻t2下燃料喷射量的增量校正结束时，停止基 于上述公式(4)的浓计数RC的计算及更新。增量校正开始到结束为 止，更新浓计数RC的值，从而在增量校正结束时刻的浓计数RC的最 终值中反映增量校正中的燃料的总增量。
并且，在增量校正结束后的时刻t2的时刻下，开始基于上述公式 (6)的浓计数RC的减法。在时刻t3下，上述掩蔽处理的每隔执行周 期减少后的浓计数RC的值达到"0"以下时，允许激活控制及劣化判 断处理的执行。
因此，从增量校正刚结束后到开始减法的浓计数RC的值达到"0" 以下为止，禁止劣化判断处理的执行，从而设定增量校正刚结束后禁 止储氧量C的计算的禁止期间(时刻t2 时刻t3)。通过设置禁止期间， 可避开受到增量校正带来的未燃燃料的残留部分的影响而错误计算储 氧量C的期间，计算出储氧量C。
并且，增量校正中增大的浓计数RC在该增量校正结束后，每次 减去减去值d，直到该减去后的值达到"0"以下为止，禁止劣化判断 处理的执行。这种情况下，增量校正中的燃料的总增量越多、即增量 校正的结束时刻的浓计数RC越大，增量校正结束后开始减法的浓计数 RC达到"0"以下为止的期间越长。因此在本实施方式中，可变设定为燃料的总增量越多、上述影响时间越长，上述禁止期间越长。因此，可与残留在排气路径13内的未燃燃料减少到对储氧量C的计算的影响被抑制的程度为止所需的时间(上述影响时间)建立关联，适当地设定上述禁止期间。
根据本实施方式，设定上述禁止期间的同时，可适当设定该禁止期间。因此，在进行了燃料喷射量的增量校正后计算催化剂18的储氧量C时，可更正确地计算出储氧量C。并且，由于可更正确地计算出储氧量C,因此也可提高在进行了燃料喷射量的增量校正后进行催化剂18的劣化判断时的判断精度。
如上所述，根据本实施方式，除了第1实施方式的(1)及(3)
的优点外，还可获得以下优点。
(5)燃料喷射量的增量校正开始到结束为止，通过进行上述浓计数RC的计算及更新，计算增量校正中的燃料的总增量。并且，该增量校正结束后，浓计数RC每次减去减去值d，将该减去后的浓计数RC
变为"0"以下为止的期间作为上述禁止期间。这样一来，可变设定为
总增量越多，换言之，残留在排气路径13内的未燃燃料减少到对储氧量C的计算的影响被抑制的程度为止所需的时间越长，上述禁止期间越长，可适当进行该禁止期间的设定。
以下参照图9及图10说明本发明的第3实施方式。
在上述第1实施方式中，燃料喷射量的增量校正刚结束后的经过时间达到根据该增量校正中喷射的燃料的总增量设定的判断值B为止，禁止储氧量C的计算。另一方面，在本实施方式中，通过其他方式设定该禁止期间，这一点与第1实施方式不同。因此以下以不同点为中心说明本实施方式的劣化判断装置。图9表示在本实施方式中执行的掩蔽处理的处理步骤。此外，本处理也通过电子控制装置22每隔规定周期重复执行。
本处理开始时，首先在步骤S600中判断燃料喷射量的增量校正是
否刚结束。
并且，当燃料喷射量的增量校正刚结束时，在步骤S610中根据增量校正中设定的增量系数RK、及作为执行增量校正的时间的增量时间RT，设定掩蔽时间MT。该增量系数RK与第2实施方式中说明的增量系数RK是相同的值。即，是根据内燃机运转状态设定的值，是进行燃料喷射量的增量校正时作为相对基本燃料喷射量的增量校正值设定的值。并且，掩蔽时间MT是用于设定上述禁止期间的值，上述禁止期间在燃料喷射量的增量校正刚结束后到经过上述影响时间为止禁止储氧量C的计算，参照电子控制装置22的存储装置中提前准备的设定映射图来设定。
该设定映射图如图IO所示，设定该掩蔽时间MT的值，使得增量系数RK越大、或增量时间RT越长，即燃料喷射量的增量校正中的燃料的总增量越多、上述影响时间越长，所设定的掩蔽时间MT越长。
另一方面，在上述步骤S600中，当判断不是燃料喷射量的增量校正刚结束时，在步骤S620中判断该增量校正刚结束后是否经过了上述设定的掩蔽时间MT。并且，当未经过掩蔽时间MT时，暂时结束本处理。并且，当经过了掩蔽时间MT时，在步骤S630中允许激活控制及劣化判断处理的执行，暂时结束本处理。
因此，在本实施方式的掩蔽处理中，根据上述增量系数RK及增量时间RT，即对应燃料喷射量的增量校正中的燃料的总增量，可变设定相当于上述禁止期间的掩蔽时间MT。并且，该增量校正刚结束后如果经过了掩蔽时间MT，则燃料喷射量的增量校正结束后经过了充分的时间，具体而言经过了充分的上述影响时间，判断可正常计算出储氧 量C。因此，允许激活控制及劣化判断处理的执行。
根据本实施方式，设定上述禁止期间的同时，可适当设定其禁止 期间。因此，进行了燃料喷射量的增量校正后计算催化剂18的储氧量 C时，可更正确地计算出储氧量C。并且，由于可更正确地计算出储氧 量C，所以也可提高进行了燃料喷射量的增量校正后进行催化剂18的 劣化判断时的判断精度。
如上所述，根据本实施方式，可获得第1实施方式中说明的(1) 的优点，并且可获得以下优点。
(6)根据将作为增量校正中设定的增量校正值的上述增量系数 RK、及作为增量校正执行时间的上述增量时间RT作为参数的设定映 射图，设定相当于上述禁止期间的掩蔽时间MT。根据该设定映射图， 可变设定为增量系数RK越大、或增量时间RT越长，掩蔽时间MT 越长。因此，可变设定为燃料喷射量的增量校正中的燃料的总增量 越多，换言之，残留在排气路径13内的未燃燃料减少到对储氧量C的 计算的影响被抑制的程度为止所需的时间越长，禁止该增量校正结束 后的储氧量C的计算的禁止期间越长。因此，根据本实施方式，可适 当进行该禁止期间的设定。
此外，上述各实施方式也可如下变更实施。
在第l实施方式中，也可省略以浓计数RC在判断值A以上为条 件使掩蔽执行标记MF为"ON"的处理。这种情况下，燃料喷射量的 增量校正开始时，或者燃料喷射量的增量校正刚结束后，将掩蔽执行 标记MF从"OFF"变更为"ON"即可。
在第2实施方式中，与第l实施方式一样，燃料喷射量的增量校正中的浓计数RC的值小于上述判断值A时，在增量校正刚结束后到 经过上述禁止期间为止，也可中止禁止储氧量C的计算的处理。
计算表示上述总增量的浓计数RC时，在第1实施方式中，使用 以空燃比、吸入空气量GA为参数的上述公式(2)，在第2实施方式 中，使用以目标燃料喷射量、增量系数RK等为参数的上述公式(4)。 但也可通过其他方式计算浓计数RC。例如在第1实施方式中也可使用 上述公式(4)计算浓计数RC，在第2实施方式中也可使用上述公式 (2)计算浓计数RC。总之只要计算相当于上述总增量的值或者表示 总增量本身的值即可。
在第3实施方式中，掩蔽时间MT根据增量系数RK及增量时间 RT设定，但也可根据燃料喷射量的增量校正中的空燃比及增量时间RT 来设定。g(]，增量系数RK除了燃料喷射量的增量校正中设定的增量校 正值以外，也可使用与增量校正值相关的值。
在上述各实施方式中，设定上述增量系数RK，使实际的空燃比变 为与理论空燃比相比设定在浓侧的目标空燃比TAF。增量系数RK也 可用其他方式设定，例如可根据内燃机运转状态直接设定增量系数 RK。
上述空燃比传感器19及氧传感器20只要是可检测出排气的氧浓 度、进而检测出混合气体的空燃比的传感器即可。因此，可将空燃比 传感器19变更为仅可检测出空燃比的浓或稀的氧传感器。并且，可将 氧传感器20变更为可线性地获得与空燃比程度(浓程度、稀程度)对 应的输出的空燃比传感器。
权利要求
1.一种判断装置，是进行在内燃机的排气路径上配置的排气净化用的催化剂的劣化判断的催化剂劣化判断装置，其中，该判断装置强制变更混合气体的空燃比，根据该空燃比强制变更后变化的所述催化剂的下游侧的排气中的氧浓度，计算所述催化剂的储氧量，并根据该计算出的所述储氧量进行所述催化剂的劣化判断，所述内燃机具有为了使混合气体的空燃比比理论空燃比浓而对燃料喷射量进行增量校正的功能，所述判断装置具有禁止部，在所述增量校正结束后进行所述储氧量的计算时，所述禁止部设定所述增量校正刚结束后禁止所述储氧量的计算的禁止期间，该禁止部可变地设定所述禁止期间，使所述增量校正中的燃料的总增量越多，所述禁止期间越长。
2. 根据权利要求1所述的判断装置，其中，所述禁止部在所述增量校正开始到结束为止计算所述总增量，使相对于所述增量校正结束 后的经过时间的判断值设定为所述总增量越多判断值越大，将所述经 过时间达到所述判断值为止的期间作为所述禁止期间。
3. 根据权利要求l所述的判断装置，其中，所述禁止部在所述增 量校正开始到结束为止计算所述总增量，在所述增量校正结束后从所 述总增量每次减去规定量，将进行了该减法后的所述总增量变为规定 值以下为止的期间作为所述禁止期间。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的判断装置，其中，所述禁 止部在所述增量校正中每隔规定时间累计燃料的增量部分，将该累计 值作为所述总增量。
5. 根据权利要求1所述的判断装置，其中，所述禁止部根据以所述增量校正中设定的增量校正值及所述增量校正的执行时间为参数的映射图，设定所述禁止期间，使所述映射图中的所述增量校正值越大、或者所述增量校正的执行时间越长，所述禁止期间越长。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的判断装置，其中，所述禁止部在所述总增量不满足规定值时，在所述禁止期间内允许所述储氧量的计算。
全文摘要
本发明公开一种催化剂劣化判断装置，进行内燃机的排气路径上配置的排气净化用的催化剂的劣化判断。判断装置强制变更混合气体的空燃比，根据该空燃比强制变更后变化的催化剂的下游侧的排气中的氧浓度，计算催化剂的储氧量，并根据该计算出的储氧量进行催化剂的劣化判断。内燃机具有为了使混合气体的空燃比比理论空燃比浓而对燃料喷射量进行增量校正的功能。判断装置具有禁止部，在增量校正结束后进行储氧量的计算时，所述禁止部设定增量校正刚结束后禁止储氧量的计算的禁止期间。禁止部可变地设定禁止期间，使增量校正中的燃料的总增量越多，所述禁止期间越长。
文档编号F01N3/20GK101636568SQ20088000841
公开日2010年1月27日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年3月30日
发明者远藤嘉之 申请人:丰田自动车株式会社