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CN111022164A - 催化器的劣化诊断装置及催化器的劣化诊断方法 - Google Patents

催化器的劣化诊断装置及催化器的劣化诊断方法 Download PDF

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CN111022164A
CN111022164A CN201910953145.6A CN201910953145A CN111022164A CN 111022164 A CN111022164 A CN 111022164A CN 201910953145 A CN201910953145 A CN 201910953145A CN 111022164 A CN111022164 A CN 111022164A
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门奈广祐
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

本发明涉及催化器的劣化诊断装置以及催化器的劣化诊断方法，催化器的劣化诊断装置具备：机构(40)，该机构(40)获取催化器(16)的温度；机构(42)，该机构(42)获取来自催化器(16)与排气口(14)之间设置的气体传感器(18)的传感器输出(So)；以及机构(48A)，在传感器输出(So)达到预先设定的评价用输出(Sr1)时的催化器的温度(To)为评价用催化器温度(Tr1)以上的情况下，该机构(48A)判定为催化器(16)发生故障。

Description

催化器的劣化诊断装置及催化器的劣化诊断方法
技术领域
本发明涉及燃烧装置与排气口之间设置的催化器的劣化诊断装置以及催化器的劣化诊断方法。
背景技术
日本特开2006－017078号公报中记载的催化器的劣化判定装置的目的在于，在用于判定三元催化器劣化的空燃比强制设定控制时，整体抑制排放及运转性能的恶化以便还能够进行催化器下游侧的具有Z输出特性的O2传感器的异常判定(段落[0010]、摘要)。
为了实现该目的，日本特开2006－017078号公报中记载的催化器的劣化判定装置将催化器上游侧的控制目标空燃比设定为设定稀薄空燃比或设定浓厚空燃比，以便判定排气通路中所具备的三元催化器的劣化。利用O2传感器而检测：催化器下游侧的空燃比是否相对于初始的浓厚或稀薄的空燃比跨越阈值而切换为稀薄或浓厚的空燃比。以此为基础而判定三元催化器有无劣化。另外，此时调查O2传感器的检测值的变化率Δv/Δt。在O2传感器的检测值表现出未跨越阈值而稳定的值的情况下，检测出该值而判断为O2传感器发生故障，并立刻中止空燃比强制设定控制。
发明内容
日本特开2006－017078号公报中记载的气体传感器利用安装于三元催化器的上下游的氧传感器而进行利用OSC(Oxygen Storage Capacity:氧吸储能力)的故障检测。
特别地，近年来的汽车呈现出如下趋势：为了减少CO2而抑制燃料使用量，从而催化器温度不会升高。另外，在混合动力车中，作为行驶时的驱动源而同时使用蓄电池和内燃机，因此，内燃机的使用频率下降，尾气温度难以升高，达到适合于催化器劣化诊断的温度的机会极度减少。
另一方面，因全球性的尾气限制而使得尾气净化零部件的功能诊断的重要性有所增加，但是，对于现有的OSC法，由于实际行驶时的功能诊断频率(IUPR：In UsePerformance Ratio)受到限制而导致诊断变得困难。
另外，利用OSC的车载式故障诊断装置存在以下问题。
(1)O2吸储能力和NOx净化率不一致。
这是因为：存有催化器劣化部分而导致有时O2吸储能力与NOx净化率之间不具有关联性。
(2)因用于故障检测的零部件劣化而引起的误差。
这是因为：催化器的上游侧所设置的氧传感器和催化器的下游侧所设置的氧传感器的响应速度降低。
(3)因故障检测的环境而引起的误差。
对此可以举出：因催化剂产生H2而引起的氧传感器的输出偏差所导致的OSC量的计算误差、因长期停止等而引起的基于CO2的吸附的O2吸储量的计算误差、基于由EGR量/空气量引起的错误诊断的累计O2量的计算误差等。
(4)催化器劣化诊断的诊断机会有限。
对于准确的测定，需要使得催化剂活化的500℃左右的温度、且需要适当的空气量及发动机转速等条件，这在行驶时是非常有限的机会。在发动机驱动之后，使催化器达到规定温度需要数10秒。
(5)由于需要浓厚浓度与稀薄浓度之间的变化，因此，诊断需要花费约10秒左右的时间。
本发明是考虑到上述课题而完成的，其目的在于，提供催化器的劣化诊断装置及催化器的劣化诊断方法，其能够消除利用OSC(氧吸储能力)的故障检测的问题，并能够在短时间内高精度地实施催化器的劣化诊断，还适合于车载式故障诊断。
本发明的第一方案是一种在燃烧装置的排气侧设置的催化器的劣化诊断装置，其具备：获取所述催化器的温度的机构；获取来自所述催化器与排气口之间设置的气体传感器的传感器输出的机构；以及在所述传感器输出达到预先设定的评价用输出时的所述催化器的温度为预先设定的评价用催化器温度以上的情况下判定为所述催化器发生故障的机构。
本发明的第二方案是一种在燃烧装置的排气侧设置的催化器的劣化诊断装置，其具备：获取所述催化器的温度的机构；获取来自所述催化器与排气口之间设置的气体传感器的传感器输出的机构；以及在所述催化器的温度达到预先设定的评价用催化器温度时的所述传感器输出为预先设定的评价用输出以上的情况下判定为所述催化器发生故障的机构。
本发明的第三方案是一种在燃烧装置的排气侧设置的催化器的劣化诊断装置，其具备：获取所述催化器的温度的机构；获取来自所述燃烧装置与所述催化器之间设置的第一气体传感器的第一传感器输出的机构；获取来自所述催化器与排气口之间设置的第二气体传感器的第二传感器输出的机构；以及在根据所述第一传感器输出和所述第二传感器输出而得到的净化率达到预先设定的评价用净化率时的所述催化器的温度为预先设定的评价用催化器温度以上的情况下，判定为所述催化器发生故障的机构。
本发明的第四方案是一种在燃烧装置的排气侧设置的催化器的劣化诊断装置，其具备：获取所述催化器的温度的机构；获取来自所述燃烧装置与所述催化器之间设置的第一气体传感器的第一传感器输出的机构；获取来自所述催化器与排气口之间设置的第二气体传感器的第二传感器输出的机构；以及在根据预先设定的评价用催化器温度时的所述第一传感器输出和所述第二传感器输出而得到的净化率为预先设定的评价用净化率以下的情况下，判定为所述催化器发生故障的机构。
在本发明的第五方案中，获取燃烧装置与排气口之间设置的催化器的温度，获取来自所述催化器与所述排气口之间设置的气体传感器的传感器输出，在所述传感器输出达到预先设定的评价用输出时的所述催化器的温度为预先设定的评价用催化器温度以上的情况下，判定为所述催化器发生故障。
在本发明的第六方案中，获取燃烧装置与排气口之间设置的催化器的温度，获取来自所述催化器与所述排气口之间设置的气体传感器的传感器输出，在所述催化器的温度达到预先设定的评价用催化器温度时的所述传感器输出为预先设定的评价用输出以上的情况下，判定为所述催化器发生故障。
在本发明的第七方案中，获取燃烧装置与排气口之间设置的催化器的温度，获取来自所述燃烧装置与所述催化器之间设置的第一气体传感器的第一传感器输出，获取来自所述催化器与排气口之间设置的第二气体传感器的第二传感器输出，在根据所述第一传感器输出和所述第二传感器输出而得到的净化率达到预先设定的评价用净化率时的所述催化器的温度为预先设定的评价用催化器温度以上的情况下，判定为所述催化器发生故障。
在本发明的第八方案中，获取燃烧装置与排气口之间设置的催化器的温度，获取来自所述燃烧装置与所述催化器之间设置的第一气体传感器的第一传感器输出，获取来自所述催化器与排气口之间设置的第二气体传感器的第二传感器输出，在根据预先设定的评价用催化器温度时的所述第一传感器输出和所述第二传感器输出而得到的净化率为预先设定的评价用净化率以下的情况下，判定为所述催化器发生故障。
根据本发明所涉及的催化器的劣化诊断装置以及催化器的劣化诊断方法，能够消除利用OSC(氧吸储能力)的故障检测的问题，并能够在短时间内高精度地实施催化器的劣化诊断，还适合于车载式故障诊断。
根据参照附图而说明的以下实施方式的说明，能够容易地了解上述的目的、特征及优点。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的催化器劣化诊断装置(第一催化器劣化诊断装置)的结构的框图。
图2是表示基于正常的催化器和故障状态的催化器的催化器温度－NOx浓度的特性而设定评价用催化器温度的方法的特性图。
图3是表示第一催化器劣化诊断装置的处理动作(第一催化器劣化诊断方法)的流程图。
图4是表示第二实施方式所涉及的催化器劣化诊断装置(第二催化器劣化诊断装置)的结构的框图。
图5是表示基于正常的催化器和故障状态的催化器的催化器温度－NOx浓度的特性而设定评价用输出的方法的特性图。
图6是表示第二催化器劣化诊断装置的处理动作(第二催化器劣化诊断方法)的流程图。
图7是表示第三实施方式所涉及的催化器劣化诊断装置(第三催化器劣化诊断装置)的结构的框图。
图8是表示基于正常的催化器和故障状态的催化器的催化器温度－净化率的特性而设定评价用催化器温度的方法的特性图。
图9是表示第三催化器劣化诊断装置的处理动作(第三催化器劣化诊断方法)的流程图。
图10是表示第四实施方式所涉及的催化器劣化诊断装置(第四催化器劣化诊断装置)的结构的框图。
图11是表示基于正常的催化器和故障状态的催化器的催化器温度－净化率的特性而设定评价用净化率的方法的特性图。
图12是表示第四催化器劣化诊断装置的处理动作(第四催化器劣化诊断方法)的流程图。
具体实施方式
以下，参照图1～图12，对本发明所涉及的催化器的劣化诊断装置及催化器的劣化诊断方法的实施方式的例子进行说明。应予说明，本说明书中，表示数值范围的“～”以包含其前后记载的数值作为下限值及上限值的含义而使用。
首先，如图1所示，第一实施方式所涉及的催化器劣化诊断装置(以下记作第一催化器劣化诊断装置10A)对燃烧装置12的排气侧、即燃烧装置12与排气口14之间设置的催化器16的劣化进行诊断。
第一催化器劣化诊断装置10A基于气体传感器18输出预先设定的传感器输出时的催化器温度而进行催化器16的劣化诊断、即判别催化器16正常还是处于故障状态。
作为燃烧装置12，例如可以举出汽车的发动机、汽油发动机、柴油发动机等。另外，作为催化器16，例如可以举出三元催化器(Three-Way Catalyst)等。
另外，在催化器16与排气口14之间设置有气体传感器18。气体传感器18可以由例如NOx传感器或HC传感器构成。
如图1所示，第一催化器劣化诊断装置10A具有第一CPU30A(中央处理装置)。
第一CPU30A具有第一运算部32A、第一存储部34A以及第一输入输出部36A。第一运算部32A具有催化器温度获取部40、传感器输出获取部42、第一评价用输出存储部44A(图1中记作“Sr1”)、第一评价用催化器温度存储部46A(图1中记作“Tr1”)、以及第一劣化诊断部48A。来自第一劣化诊断部48A的诊断结果经由第一输入输出部36A而向劣化通知灯标志等输出装置50输出。例如，在通过对发动机ECU内显示劣化标志的次数、频率等的累计处理而最终诊断为故障的情况下，通过劣化通知灯标志以故障通知灯点亮的方式向驾驶员通知诊断结果。当然，作为输出装置50，也可以使用显示装置、便携式信息终端等。
即，第一运算部32A执行第一存储部34A中存储的程序，从而作为催化器温度获取部40、传感器输出获取部42、第一评价用输出存储部44A、第一评价用催化器温度存储部46A、以及第一劣化诊断部48A而发挥作用。
催化器温度获取部40基于来自直接设置于催化器16的温度计52、或设置于催化器16附近的温度计52的信号而获取催化器16的温度To(以下记作“催化器温度To”)。催化器温度To也可以由根据累计供给热量、累计空气量等计算出的推定催化器温度代替。以下相同。
传感器输出获取部42获取来自催化器16与排气口14之间设置的气体传感器18的传感器输出So。
第一评价用输出存储部44A对第一评价用输出Sr1进行存储。对于该第一评价用输出Sr1而使用：例如对从燃烧装置12直接输出的NOx浓度乘以净化率所得的值等。
第一评价用催化器温度存储部46A对第一评价用催化器温度Tr1进行存储。该第一评价用催化器温度Tr1可以以如下方式设定。即，如图2所示，例如，预先使用正常的催化器16而将传感器输出So(NOx浓度)达到预先设定的第一评价用输出Sr1时的催化器温度设为Ta。同样地，使用故障状态的催化器16而将传感器输出So达到预先设定的第一评价用输出Sr1时的催化器温度设为Tb。然后，以Ta＜Tr1＜Tb的范围设定第一评价用催化器温度Tr1，并将其存储于第一评价用催化器温度存储部46A。
第一评价用催化器温度Tr1可以预先设为与温度Ta和Tb的中点对应的温度，也可以在温度Ta与Tb之间的温度中根据例如燃烧装置12的种类(气缸数等)、催化器16的种类而设定。另外，还可以根据从燃烧装置12排出的气体中所含的空气量、即向催化器16供给的空气量而设定第一评价用催化器温度Tr1。例如，随着空气量增多而提高第一评价用催化器温度Tr1，随着空气量减少而降低第一评价用催化器温度Tr1。空气量可以设为例如在设想了车辆时利用空气流量计(AFM)求出的吸入空气量，也可以基于表示与油门开度、发动机转速、吸入空气量的关系的吸入空气量对应图而设定。以下相同。
在由传感器输出获取部42获取的传感器输出So达到预先设定的第一评价用输出Sr1时的催化器温度To为预先设定的第一评价用催化器温度Tr1以上的情况下，第一劣化诊断部48A判定为催化器16发生故障。
接下来，基于图3的流程图，对第一催化器劣化诊断装置10A的处理动作(第一催化器劣化诊断方法)进行说明。
首先，在图3的步骤S1中，传感器输出获取部42获取来自气体传感器18的传感器输出So。
在步骤S2中，第一劣化诊断部48A判别传感器输出So是否与第一评价用输出Sr1相同。如果处于误差范围(例如1ppm以下)内，则判别为相同。如果不相同，则反复实施步骤S1以后的处理。
如果传感器输出So与第一评价用输出Sr1相同，则进入步骤S3，催化器温度获取部40获取催化器温度To。
在步骤S4中，第一劣化诊断部48A判别所获取的催化器16的温度To是否为预先存储的第一评价用催化器温度Tr1以上。如果为第一评价用催化器温度Tr1以上，则进入接下来的步骤S5，第一劣化诊断部48A判定为催化器16处于故障状态。
在上述步骤S4中，如果判别为催化器16的温度To低于第一评价用催化器温度Tr1，则进入步骤S6，第一劣化诊断部48A判定为催化器16正常。
这样，对于第一催化器劣化诊断装置10A以及第一催化器劣化诊断方法而言，获取燃烧装置12与排气口14之间设置的催化器16的温度To，并获取来自催化器16与排气口14之间设置的气体传感器18的传感器输出So。然后，在传感器输出So达到预先设定的第一评价用输出Sr1时的催化器温度To为预先设定的第一评价用催化器温度Tr1以上的情况下，判定为催化器16发生故障。
例如，在气体传感器18设为NOx传感器的情况下，将对从燃烧装置12直接输出的NOx浓度乘以净化率而得到的值作为评价用输出。
使用正常的催化器16而将传感器输出So达到预先设定的第一评价用输出Sr1时的催化器温度To设为Ta，并且，使用故障状态的催化器16而将传感器输出So达到预先设定的第一评价用输出Sr1时的催化器温度To设为Tb，此时，将第一评价用催化器温度Tr1设为Ta＜Tr1＜Tb。
然后，在传感器输出So达到预先设定的第一评价用输出Sr1时的催化器16的温度To为预先设定的第一评价用催化器温度Tr1以上的情况下，判定为催化器16发生故障。
根据该劣化诊断方法，能够消除上述的利用OSC(氧吸储能力)的故障检测的各种问题，并能够在短时间内高精度地实施催化器16的劣化诊断，还适合于车载式故障诊断。特别地，基于图3的步骤S1～S2对So＝Sr1的检索所花费的时间比利用OSC对稀薄－浓厚的切换步骤所花费的时间短(约1秒左右)。并且，步骤S3以后的处理几乎全部都在CPU上进行处理，因此，其处理时间大幅缩短为小于约1秒左右。因此，能够以约1秒左右的时间检测到催化器16的故障/正常。
此外，根据向催化器16供给的空气量而设定第一评价用催化器温度Tr1，由此能够进一步提高故障检测的精度。
接下来，参照图4～图6，对第二实施方式所涉及的催化器劣化诊断装置(以下记作第二催化器劣化诊断装置10B)进行说明。
第二催化器劣化诊断装置10B基于预先设定的催化器温度下的气体传感器18的输出而进行催化器16的劣化诊断、即判别催化器16正常还是处于故障状态。
如图4所示，第二催化器劣化诊断装置10B具有第二CPU30B。该第二CPU30B具有第二运算部32B、第二存储部34B以及第二输入输出部36B。第二运算部32B具有催化器温度获取部40、传感器输出获取部42、第二评价用输出存储部44B(图4中记作“Sr2”)、第二评价用催化器温度存储部46B(图4中记作“Tr2”)、以及第二劣化诊断部48B。
即，第二运算部32B执行第二存储部34B中存储的程序，从而作为催化器温度获取部40、传感器输出获取部42、第二评价用输出存储部44B、第二评价用催化器温度存储部46B、以及第二劣化诊断部48B而发挥作用。
催化器温度获取部40及传感器输出获取部42如上所述，因此，省略详细的说明。
第二评价用催化器温度存储部46B对规定的第二评价用催化器温度Tr2(例如150℃)进行存储。
第二评价用输出存储部44B对第二评价用输出Sr2进行存储。该第二评价用输出Sr2可以以如下方式而设定。即，如图5所示，例如，预先使用正常的催化器16而将催化器温度To达到预先设定的第二评价用催化器温度Tr2时的传感器输出设为Sa，并且，使用故障状态的催化器16而将催化器温度To达到预先设定的第二评价用催化器温度Tr2时的传感器输出设为Sb，此时，将第二评价用输出Sr2设为Sa＜Sr2＜Sb。
第二评价用输出Sr2可以预先设为与传感器输出Sa和Sb的中点对应的输出，也可以在传感器输出Sa与Sb之间的输出中根据例如燃烧装置12的种类(气缸数等)、催化器16的种类而设定。另外，还可以根据从燃烧装置12排出的气体中所含的空气量、即向催化器16供给的空气量而设定第二评价用输出Sr2。例如，随着空气量增多而提高第二评价用输出Sr2，随着空气量减少而降低第二评价用输出Sr2。
在由催化器温度获取部40获取的催化器温度To达到预先设定的第二评价用催化器温度Tr2时的传感器输出So为预先设定的第二评价用输出Sr2以上的情况下，第二劣化诊断部48B判定为催化器16发生故障。
接下来，基于图6的流程图，对第二催化器劣化诊断装置10B的处理动作(第二催化器劣化诊断方法)进行说明。
首先，在图6的步骤S101中，催化器温度获取部40获取催化器16的温度To。
在步骤S102中，第二劣化诊断部48B判别所获取的催化器温度To是否与第二评价用催化器温度Tr2相同。如果处于误差范围(例如5℃以下)内，则判别为相同。如果不相同，则反复实施步骤S101以后的处理。
如果所获取的催化器温度To与第二评价用催化器温度Tr2相同，则进入步骤S103，传感器输出获取部42获取来自气体传感器18的传感器输出So。
在步骤S104中，第二劣化诊断部48B判别所获取的传感器输出So是否为预先存储的第二评价用输出Sr2以上。如果为第二评价用输出Sr2以上，则进入接下来的步骤S105，第二劣化诊断部48B判别为催化器16处于故障状态。
在上述步骤S104中，在判别为所获取的传感器输出So低于预先存储的第二评价用输出Sr2的情况下，进入步骤S106，第二劣化诊断部48B判定为催化器16正常。
这样，对于第二催化器劣化诊断装置10B及第二催化器劣化诊断方法而言，获取燃烧装置12与排气口14之间设置的催化器16的温度To，并获取来自催化器16与排气口14之间设置的气体传感器18的传感器输出，在催化器16的温度To达到预先设定的第二评价用催化器温度Tr2时的传感器输出So为预先设定的第二评价用输出Sr2以上的情况下，判定为催化器16发生故障。
例如，在气体传感器18设为NOx传感器、且第二评价用催化器温度Tr2设为例如150℃的情况下，使用正常的催化器16而将该催化器16的温度To为150℃时的传感器输出设为Sa，并使用故障状态的催化器16而将催化器温度To为150℃时的传感器输出设为Sb，此时，将第二评价用输出Sr2设为Sa＜Sr2＜Sb。
然后，在催化器16的温度To达到预先设定的第二评价用催化器温度Tr2时的传感器输出So为预先设定的第二评价用输出Sr2以上的情况下，判定为催化器16发生故障。
根据该劣化诊断方法，能够消除利用OSC的故障检测的问题，并能够在短时间内高精度地实施催化器16的劣化诊断，还适合于车载式故障诊断。特别是，基于步骤S101～S102对To＝Tr2的检索所花费的时间比利用OSC对稀薄－浓厚的切换步骤所花费的时间短(约1秒左右)。并且，步骤S103以后的处理几乎全部都在CPU上进行处理，因此，其处理时间大幅缩短为小于约1秒。因此，能够以约1秒左右的时间检测到催化器16的故障/正常。
此外，根据向催化器16供给的空气量而设定第二评价用输出Sr2，由此能够进一步提高故障检测的精度。
接下来，第三实施方式所涉及的催化器劣化诊断装置(以下记作第三催化器劣化诊断装置10C)具有与上述的第一催化器劣化诊断装置10A及第二催化器劣化诊断装置10B大致相同的结构，但是，不同点在于，如图7所示，使用燃烧装置12与催化器16之间设置的第一气体传感器18A、以及催化器16与排气口14之间设置的第二气体传感器18B。上述第一气体传感器18A及第二气体传感器18B可以由例如NOx传感器或HC传感器构成。
第三催化器劣化诊断装置10C利用第一气体传感器18A及第二气体传感器18B并基于实现了预先设定的净化率时的催化器温度To而进行催化器16的劣化诊断、即判别催化器16正常还是处于故障状态。
如图7所示，第三催化器劣化诊断装置10C具有第三CPU30C。第三CPU30C具有第三运算部32C、第三存储部34C以及第三输入输出部36C。第三运算部32C具有催化器温度获取部40、第一传感器输出获取部42A、第二传感器输出获取部42B、净化率计算部60、第三评价用催化器温度存储部46C(图7中记作“Tr3”)、第一评价用净化率存储部62A(图7中记作“Rc1”)、以及第三劣化诊断部48C。
即，第三运算部32C执行第三存储部34C中存储的程序，从而作为催化器温度获取部40、第一传感器输出获取部42A、第二传感器输出获取部42B、净化率计算部60、第三评价用催化器温度存储部46C、第一评价用净化率存储部62A、以及第三劣化诊断部48C而发挥作用。应予说明，催化器温度获取部40如上所述，因此，省略详细的说明。
第一传感器输出获取部42A获取来自燃烧装置12与催化器16之间设置的第一气体传感器18A的第一传感器输出So1(ppm)。第二传感器输出获取部42B获取来自催化器16与排气口14之间设置的第二气体传感器18B的第二传感器输出So2(ppm)。
净化率计算部60利用下述运算式对净化率进行计算。
净化率＝{1－(So2/So1)}×100(％)
第一评价用净化率存储部62A例如存储50％作为第一评价用净化率Rc1。
第三评价用催化器温度存储部46C对第三评价用催化器温度Tr3进行存储。该第三评价用催化器温度Tr3可以以如下方式而设定。如图8所示，例如，预先使用正常的催化器16而将利用第一气体传感器18A及第二气体传感器18B得到的净化率达到预先设定的第一评价用净化率Rc1时的催化器温度设为Tc，并使用故障状态的催化器16而将利用第一气体传感器18A及第二气体传感器18B得到的净化率达到预先设定的第一评价用净化率Rc1时的催化器温度设为Td，此时，将第三评价用催化器温度Tr3设为Tc＜Tr3＜Td。
第三评价用催化器温度Tr3可以预先设为与温度Tc和Td的中点对应的温度，也可以在温度Tc与Td之间的温度中根据例如燃烧装置12的种类(气缸数等)、催化器16的种类而设定。另外，还可以根据从燃烧装置12排出的气体中所含的空气量、即向催化器16供给的空气量而设定第三评价用催化器温度Tr3。例如，随着空气量增多而提高第三评价用催化器温度Tr3，随着空气量减少而降低第三评价用催化器温度Tr3。
在根据由第一传感器输出获取部42A获取的第一传感器输出So1和由第二传感器输出获取部42B获取的第二传感器输出So2而得到的净化率达到预先设定的第一评价用净化率Rc1时的催化器16的温度To为预先设定的第三评价用催化器温度Tr3以上的情况下，第三劣化诊断部48C判定为催化器16发生故障。
接下来，基于图9的流程图，对第三催化器劣化诊断装置10C的处理动作(第三催化器劣化诊断方法)进行说明。
首先，在步骤S201中，第一传感器输出获取部42A获取来自第一气体传感器18A的第一传感器输出So1。
在步骤S202中，第二传感器输出获取部42B获取来自第二气体传感器18B的第二传感器输出So2。
在步骤S203中，净化率计算部60基于所获取的第一传感器输出So1及第二传感器输出So2而对净化率Rc进行计算。
在步骤S204中，第三劣化诊断部48C判别计算出的净化率Rc是否与第一评价用净化率Rc1相同。如果处于误差范围(例如1％以下)内，则判别为相同。如果不相同，则反复实施步骤S201以后的处理。
如果净化率Rc与第一评价用净化率Rc1相同，则进入步骤S205，催化器温度获取部40获取催化器16的温度To。
在步骤S206中，第三劣化诊断部48C判别获取的催化器16的温度To是否为预先存储的第三评价用催化器温度Tr3以上。如果为第三评价用催化器温度Tr3以上，则进入接下来的步骤S207，第三劣化诊断部48C判定为催化器16处于故障状态。
在上述步骤S206中，在判别为催化器16的温度To低于第三评价用催化器温度Tr3的情况下，进入步骤S208，第三劣化诊断部48C判定为催化器16正常。
这样，第三催化器劣化诊断装置10C(第三催化器劣化诊断方法)获取燃烧装置12与排气口14之间设置的催化器16的温度To，获取来自燃烧装置12与催化器16之间设置的第一气体传感器18A的第一传感器输出So1，并获取来自催化器16与排气口14之间设置的第二气体传感器18B的第二传感器输出So2，在根据第一传感器输出So1和第二传感器输出So2而得到的净化率Rc达到预先设定的第一评价用净化率Rc1时的催化器16的温度To为预先设定的第三评价用催化器温度Tr3以上的情况下，判定为催化器16发生故障。
例如，第一气体传感器18A及第二气体传感器18B分别设为NOx传感器，第一评价用净化率Rc1设为例如50％。然后，使用正常的催化器16而将根据第一传感器输出So1和第二传感器输出So2得到的净化率Rc达到50％时的催化器温度设为Tc。使用故障状态的催化器16而将根据第一传感器输出So1和第二传感器输出So2得到的净化率Rc达到50％时的催化器温度设为Td。将第三评价用催化器温度Tr3设为Tc＜Tr3＜Td。
然后，在利用第一传感器输出So1和第二传感器输出So2得到的净化率Rc达到预先设定的第一评价用净化率Rc1时的催化器16的温度To为预先设定的第三评价用催化器温度Tr3以上的情况下，判定为催化器16发生故障。
根据该劣化诊断方法，能够消除上述的利用OSC(氧吸储能力)的故障检测的各种问题，并能够在短时间内高精度地实施催化器16的劣化诊断，还适合于车载式故障诊断。特别是基于步骤S201～S204对Rc＝Rc1的检索所花费的时间比利用OSC对稀薄－浓厚的切换步骤所花费的时间短(约1秒左右)。并且，步骤S205以后的处理在CPU上进行处理，因此，其处理时间大幅缩短为约1秒左右。因此，能够以约1秒左右的时间检测到催化器16的故障/正常。
此外，根据向催化器16供给的空气量而设定第三评价用催化器温度Tr3，由此能够进一步提高故障检测的精度。
接下来，参照图10～图12，对第四实施方式所涉及的催化器劣化诊断装置(以下记作第四催化器劣化诊断装置10D)进行说明。
第四催化器劣化诊断装置10D基于预先设定的催化器温度(例如150℃)时的利用第一气体传感器18A及第二气体传感器18B得到的净化率而进行催化器16的劣化诊断、即判别催化器16正常还是处于故障状态。
如图10所示，第四催化器劣化诊断装置10D具有第四CPU30D。该第四CPU30D具有第四运算部32D、第四存储部34D以及第四输入输出部36D。第四运算部32D具有催化器温度获取部40、第一传感器输出获取部42A、第二传感器输出获取部42B、净化率计算部60、第四评价用催化器温度存储部46D(图10中记作“Tr4”)、第二评价用净化率存储部62B(图10中记作“Rc2”)、以及第四劣化诊断部48D。
即，第四运算部32D执行第四存储部34D中存储的程序，从而作为催化器温度获取部40、第一传感器输出获取部42A、第二传感器输出获取部42B、净化率计算部60、第四评价用催化器温度存储部46D、第四劣化诊断部48D、以及第二评价用净化率存储部62B而发挥作用。
催化器温度获取部40、第一传感器输出获取部42A、第二传感器输出获取部42B、净化率计算部60如上所述，因此，省略详细的说明。
第四评价用催化器温度存储部46D对规定的第四评价用催化器温度Tr4(例如150℃)进行存储。
第二评价用净化率存储部62B对第二评价用净化率Rc2进行存储。第二评价用净化率Rc2可以以如下方式而设定。例如，预先使用正常的催化器16而将催化器温度To达到预先设定的第四评价用催化器温度Tr4时的、根据第一传感器输出So1及第二传感器输出So2得到的净化率设为Rca，使用故障状态的催化器16而将催化器温度达到预先设定的第四评价用催化器温度Tr4时的、根据第一传感器输出So1及第二传感器输出So2得到的净化率设为Rcb，此时，将第二评价用净化率Rc2设为Rcb＜Rc2＜Rca。
第二评价用净化率Rc2可以预先设为与净化率Rca和Rcb的中点对应的净化率，也可以在净化率Rca与Rcb之间的净化率中根据例如燃烧装置12的种类(气缸数等)、催化器16的种类而设定。另外，还可以根据从燃烧装置12排出的气体中所含的空气量、即向催化器16供给的空气量而设定第二评价用净化率Rc2。例如，随着空气量增多而降低第二评价用净化率Rc2，随着空气量减少而提高第二评价用净化率Rc2。
在利用催化器温度获取部40获取的催化器温度To达到预先设定的第四评价用催化器温度Tr4时的净化率Rc为预先设定的第二评价用净化率Rc2以下的情况下，第四劣化诊断部48D判定为催化器16发生故障。
接下来，基于图12的流程图，对第四催化器劣化诊断装置10D的处理动作(第四催化器劣化诊断方法)进行说明。
首先，在图12的步骤S301中，催化器温度获取部40获取催化器16的温度To。
在步骤S302中，第四劣化诊断部48D判别所获取的催化器温度To是否与第四评价用催化器温度Tr4相同。如果处于误差范围(例如5℃以下)，则判别为相同。如果不相同，则反复实施步骤S301以后的处理。
如果所获取的催化器温度To与第四评价用催化器温度Tr4相同，则进入步骤S303，第一传感器输出获取部42A获取来自第一气体传感器18A的第一传感器输出So1。
在步骤S304中，第二传感器输出获取部42B获取来自第二气体传感器18B的第二传感器输出So2。
在步骤S305中，净化率计算部60基于所获取的第一传感器输出So1及第二传感器输出So2而对净化率Rc进行计算。
在步骤S306中，第四劣化诊断部48D判别所获取的净化率Rc是否为预先存储的第二评价用净化率Rc2以下。如果为第二评价用净化率Rc2以下，则进入接下来的步骤S307，第四劣化诊断部48D判定为催化器16处于故障状态。
在上述步骤S306中，如果判别为所获取的净化率Rc大于预先存储的第二评价用净化率Rc2，则进入步骤S308，第四劣化诊断部48D判定为催化器16正常。
这样，第四催化器劣化诊断装置10D获取燃烧装置12与排气口14之间设置的催化器16的温度To，获取来自燃烧装置12与催化器16之间设置的第一气体传感器18A的第一传感器输出So1，获取来自催化器16与排气口14之间设置的第二气体传感器18B的第二传感器输出So2，在根据预先设定的第四评价用催化器温度Tr4时的第一传感器输出So1和第二传感器输出So2而得到的净化率Rc为预先设定的第二评价用净化率Rc2以下的情况下，判定为催化器16发生故障。
第一气体传感器18A及第二气体传感器18B分别设为NOx传感器、且第四评价用催化器温度Tr4设为例如150℃。然后，使用正常的催化器16而将根据催化器温度To为150℃时的第一传感器输出So1和第二传感器输出So2得到的净化率设为Rca。使用故障状态的催化器16而将根据催化器温度为150℃时的第一传感器输出So1和第二传感器输出So2得到的净化率设为Rcb。将第二评价用净化率Rc2设为Rcb＜Rc2＜Rca。
然后，在催化器温度To达到预先设定的第四评价用催化器温度Tr4时的净化率Rc为预先设定的第二评价用净化率Rc2以下的情况下，判定为催化器16处于故障状态。
根据该劣化诊断方法，能够消除上述的利用OSC(氧吸储能力)的故障检测的问题，并能够在短时间内高精度地实施催化器16的劣化诊断，还适合于车载式故障诊断。特别是基于步骤S301～S302对To＝Tr4的检索所花费的时间比利用OSC对稀薄－浓厚的切换步骤所花费的时间短(少于约1秒)。并且，步骤S303以后的处理在CPU上进行处理，因此，其处理时间大幅缩短为约1秒左右。因此，能够以约1秒左右的时间检测到催化器16的故障/正常。
此外，根据向催化器16供给的空气量而设定第二评价用净化率Rc2，由此能够进一步提高故障检测的精度。
应予说明，本发明所涉及的催化器的劣化诊断装置及催化器的劣化诊断方法并不局限于上述实施方式，当然也可以不脱离本发明的主旨地采用各种结构。
另外，在实施本发明时，可以在无损于本发明的思想的范围内附加作为汽车用零部件的用于提高可靠性的各机构。

Claims (14)

1.一种催化器的劣化诊断装置(10A)，其设置于燃烧装置(12)的排气侧，其中，
所述催化器的劣化诊断装置(10A)具备：
催化器温度获取部(40)，该催化器温度获取部(40)获取所述催化器(16)的温度(To)；
传感器输出获取部(42)，该传感器输出获取部(42)获取来自所述催化器(16)与排气口(14)之间设置的气体传感器(18)的传感器输出(So)；以及
第一劣化诊断部(48A)，在所述传感器输出(So)达到预先设定的评价用输出(Sr1)时的所述催化器(16)的温度(To)为预先设定的评价用催化器温度(Tr1)以上的情况下，该第一劣化诊断部(48A)判定为所述催化器(16)发生故障。
2.根据权利要求1所述的催化器的劣化诊断装置(10A)，其中，
所述评价用催化器温度(Tr1)根据向所述催化器(16)供给的空气量而设定。
3.一种催化器的劣化诊断装置(10B)，其设置于燃烧装置(12)的排气侧，其中，
所述催化器的劣化诊断装置(10B)具备：
催化器温度获取部(40)，该催化器温度获取部(40)获取所述催化器(16)的温度(To)；
传感器输出获取部(42)，该传感器输出获取部(42)获取来自所述催化器(16)与排气口(14)之间设置的气体传感器(18)的传感器输出(So)；以及
第二劣化诊断部(48B)，在所述催化器(16)的温度(To)达到预先设定的评价用催化器温度(Tr2)时的所述传感器输出(So)为预先设定的评价用输出(Sr2)以上的情况下，该第二劣化诊断部(48B)判定为所述催化器(16)发生故障。
4.根据权利要求3所述的催化器的劣化诊断装置(10B)，其中，
所述评价用输出(Tr2)根据向所述催化器(16)供给的空气量而设定。
5.根据权利要求1或3所述的催化器的劣化诊断装置(10A、10B)，其中，
所述气体传感器(18)为NOx传感器或HC传感器。
6.一种催化器的劣化诊断装置(10C)，其设置于燃烧装置(12)的排气侧，其中，
所述催化器的劣化诊断装置(10C)具备：
催化器温度获取部(40)，该催化器温度获取部(40)获取所述催化器(16)的温度(To)；
第一传感器输出获取部(42A)，该第一传感器输出获取部(42A)获取来自所述燃烧装置(12)与所述催化器(16)之间设置的第一气体传感器(18A)的第一传感器输出(So1)；
第二传感器输出获取部(42B)，该第二传感器输出获取部(42B)获取来自所述催化器(16)与排气口(14)之间设置的第二气体传感器(18B)的第二传感器输出(So2)；以及
第三劣化诊断部(48C)，在根据所述第一传感器输出(So1)和所述第二传感器输出(So2)而得到的净化率达到预先设定的评价用净化率(Rc1)时的所述催化器(16)的温度(To)为预先设定的评价用催化器温度(Tr3)以上的情况下，该第三劣化诊断部(48C)判定为所述催化器(16)发生故障。
7.根据权利要求6所述的催化器的劣化诊断装置(10C)，其中，
所述评价用催化器温度(Tr3)根据向所述催化器(16)供给的空气量而设定。
8.一种催化器的劣化诊断装置(10D)，其设置于燃烧装置(12)的排气侧，其中，
所述催化器的劣化诊断装置(10D)具备：
催化器温度获取部(40)，该催化器温度获取部(40)获取所述催化器(16)的温度；
第一传感器输出获取部(42A)，该第一传感器输出获取部(42A)获取来自所述燃烧装置(12)与所述催化器(16)之间设置的第一气体传感器(18A)的第一传感器输出(So1)；
第二传感器输出获取部(42B)，该第二传感器输出获取部(42B)获取来自所述催化器(16)与排气口(14)之间设置的第二气体传感器(18B)的第二传感器输出(So2)；以及
第四劣化诊断部(48D)，在根据预先设定的评价用催化器温度(Tr4)时的所述第一传感器输出(So1)和所述第二传感器输出(So2)而得到的净化率为预先设定的评价用净化率(Rc2)以下的情况下，该第四劣化诊断部(48D)判定为所述催化器(16)发生故障。
9.根据权利要求8所述的催化器的劣化诊断装置(10D)，其中，
所述评价用净化率(Rc2)根据向所述催化器(16)供给的空气量而设定。
10.根据权利要求6或8所述的催化器的劣化诊断装置(10C、10D)，其中，
所述第一气体传感器(18A)及所述第二气体传感器(18B)为NOx传感器或HC传感器。
11.一种催化器的劣化诊断方法，其中，
获取燃烧装置(12)与排气口(14)之间设置的催化器(16)的温度(To)，
获取来自所述催化器(16)与所述排气口(14)之间设置的气体传感器(18)的传感器输出(So)，
在所述传感器输出(So)达到预先设定的评价用输出(Sr1)时的所述催化器(16)的温度(To)为预先设定的评价用催化器温度(Tr1)以上的情况下，判定为所述催化器(16)发生故障。
12.一种催化器的劣化诊断方法，其中，
获取燃烧装置(12)与排气口(14)之间设置的催化器(16)的温度(To)，
获取来自所述催化器(16)与所述排气口(14)之间设置的气体传感器(18)的传感器输出(So)，
在所述催化器(16)的温度(To)达到预先设定的评价用催化器温度(Tr2)时的所述传感器输出(So)为预先设定的评价用输出(Sr2)以上的情况下，判定为所述催化器(16)发生故障。
13.一种催化器的劣化诊断方法，其中，
获取燃烧装置(12)与排气口(14)之间设置的催化器(16)的温度(To)，
获取来自所述燃烧装置(12)与所述催化器(16)之间设置的第一气体传感器(18A)的第一传感器输出(So1)，
获取来自所述催化器(16)与排气口(14)之间设置的第二气体传感器(18B)的第二传感器输出(So2)，
在根据所述第一传感器输出(So1)和所述第二传感器输出(So2)而得到的净化率达到预先设定的评价用净化率(Rc1)时的所述催化器(16)的温度(To)为预先设定的评价用催化器温度(Tr3)以上的情况下，判定为所述催化器(16)发生故障。
14.一种催化器的劣化诊断方法，其中，
获取燃烧装置(12)与排气口(14)之间设置的催化器(16)的温度(To)，
获取来自所述燃烧装置(12)与所述催化器(16)之间设置的第一气体传感器(18A)的第一传感器输出(So1)，
获取来自所述催化器(16)与排气口(14)之间设置的第二气体传感器(18B)的第二传感器输出(So2)，
在根据预先设定的评价用催化器温度(Tr4)时的所述第一传感器输出(So1)和所述第二传感器输出(So2)而得到的净化率为预先设定的评价用净化率(Rc2)以下的情况下，判定为所述催化器(16)发生故障。
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