JP3154431B2 - エンジンの排気ガス浄化用触媒の劣化検出方法及びその装置 - Google Patents
エンジンの排気ガス浄化用触媒の劣化検出方法及びその装置Info
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は酸素過剰雰囲気中で窒
素酸化物を浄化する触媒の劣化を検出するための方法及
び装置に関する。
素酸化物を浄化する触媒の劣化を検出するための方法及
び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両などのエンジンにおいては、燃焼後
の排気ガスを浄化するための触媒が排気系に備えられる
が、この種の排気ガス浄化用触媒としては、排気ガス中
に含まれる有害成分の中でも特に環境に対する影響の大
きい一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸
化物（ＮＯX）の３成分に優れた浄化特性を発揮する三
元触媒が広く知られている。
の排気ガスを浄化するための触媒が排気系に備えられる
が、この種の排気ガス浄化用触媒としては、排気ガス中
に含まれる有害成分の中でも特に環境に対する影響の大
きい一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸
化物（ＮＯX）の３成分に優れた浄化特性を発揮する三
元触媒が広く知られている。
【０００３】ところで、この種の排気ガス浄化用触媒に
は、例えば無鉛ガソリン用エンジンに有鉛ガソリンを誤
って注油することなどにより不純物が付着することがあ
り、経年変化を考慮して設定された有効期間内において
も性能劣化を生じるという問題がある。
は、例えば無鉛ガソリン用エンジンに有鉛ガソリンを誤
って注油することなどにより不純物が付着することがあ
り、経年変化を考慮して設定された有効期間内において
も性能劣化を生じるという問題がある。
【０００４】このような問題に対しては、例えば特開昭
６１−２７９７４８号公報に示されているように、例え
ばＮＯXを検出できるセンサを触媒の上下流にそれぞれ
設置して、触媒前後の有害成分を直接検出することによ
り触媒の劣化を判定しようという考え方があるが、現状
においてはＮＯX、ＨＣ、ＣＯを個別に高精度で検出で
きるセンサが実用化されておらず、触媒の劣化を精度良
く判定することができないのが実情である。
６１−２７９７４８号公報に示されているように、例え
ばＮＯXを検出できるセンサを触媒の上下流にそれぞれ
設置して、触媒前後の有害成分を直接検出することによ
り触媒の劣化を判定しようという考え方があるが、現状
においてはＮＯX、ＨＣ、ＣＯを個別に高精度で検出で
きるセンサが実用化されておらず、触媒の劣化を精度良
く判定することができないのが実情である。
【０００５】そこで、例えば特開昭６３−９７８５２号
公報に開示されているように、エンジンの排気系に設置
された三元触媒の上流と下流とに、排気ガス中に含まれ
る残存酸素濃度を検出する酸素センサをそれぞれ設置
し、上流側の酸素センサの出力値に応じて空燃比のフィ
ードバック制御を行うと共に、その間における下流側の
酸素センサの出力値の反転回数によって触媒作用の劣化
を判定するようにしたものがある。これは、三元触媒の
酸素吸蔵能力と例えばＨＣ浄化特性との間に一定の比例
関係が存在することに着目したもので、三元触媒の劣化
時には酸素吸蔵能力の低下によって触媒の下流側の酸素
濃度が上流側と殆ど差がなくなることから間接的に三元
触媒の劣化状態を検出されることになる。
公報に開示されているように、エンジンの排気系に設置
された三元触媒の上流と下流とに、排気ガス中に含まれ
る残存酸素濃度を検出する酸素センサをそれぞれ設置
し、上流側の酸素センサの出力値に応じて空燃比のフィ
ードバック制御を行うと共に、その間における下流側の
酸素センサの出力値の反転回数によって触媒作用の劣化
を判定するようにしたものがある。これは、三元触媒の
酸素吸蔵能力と例えばＨＣ浄化特性との間に一定の比例
関係が存在することに着目したもので、三元触媒の劣化
時には酸素吸蔵能力の低下によって触媒の下流側の酸素
濃度が上流側と殆ど差がなくなることから間接的に三元
触媒の劣化状態を検出されることになる。
【０００６】一方、近年における一般的な傾向としてエ
ンジンの希薄燃焼化が進められているが、希薄燃焼時に
おいてはエンジンから排出される排気ガス中の残存酸素
濃度が著しく増加することから、従来の三元触媒におい
てはＮＯXを有効に浄化できないという問題がある。
ンジンの希薄燃焼化が進められているが、希薄燃焼時に
おいてはエンジンから排出される排気ガス中の残存酸素
濃度が著しく増加することから、従来の三元触媒におい
てはＮＯXを有効に浄化できないという問題がある。
【０００７】このような問題に対処するために、三元触
媒を補完して酸素量が過剰なリーン雰囲気中でもＮＯX
を効果的に浄化する触媒材料の開発が進められている。
この種の触媒材料としては、例えば銅などの金属イオン
をゼオライトの構成元素に置換した金属担持ゼオライト
や金属担持高比表面積γ−アルミナが既に開発されてお
り、リーン雰囲気においても優れたＮＯX浄化性能を示
すことが確認されている。
媒を補完して酸素量が過剰なリーン雰囲気中でもＮＯX
を効果的に浄化する触媒材料の開発が進められている。
この種の触媒材料としては、例えば銅などの金属イオン
をゼオライトの構成元素に置換した金属担持ゼオライト
や金属担持高比表面積γ−アルミナが既に開発されてお
り、リーン雰囲気においても優れたＮＯX浄化性能を示
すことが確認されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た金属担持ゼオライトのような触媒材料を用いた触媒
（以下、ＮＯX浄化触媒という）を実用化するにあたっ
ては、触媒作用の劣化検出に関して次のような解決すべ
き課題が存在することが判明した。
た金属担持ゼオライトのような触媒材料を用いた触媒
（以下、ＮＯX浄化触媒という）を実用化するにあたっ
ては、触媒作用の劣化検出に関して次のような解決すべ
き課題が存在することが判明した。
【０００９】すなわち、この種のＮＯX浄化触媒におい
ても、三元触媒と同様に酸素吸蔵能力とＮＯX浄化特性
との間に一定の比例関係が存在しており、この特性に着
目して酸素センサを用いて触媒劣化を間接的に検出する
ことが考えられる。しかしながら、ＮＯX浄化触媒は三
元触媒と異なって酸素吸蔵能力が極めて高いことから、
エンジンをリーン状態で運転した場合とリッチ状態で運
転した場合とで触媒に吸着する酸素の量が極端に異な
り、そのため酸素センサの出力が触媒の劣化状態を反映
せず、劣化検出を精度良く行えないという新たな問題が
発生することになったのである。
ても、三元触媒と同様に酸素吸蔵能力とＮＯX浄化特性
との間に一定の比例関係が存在しており、この特性に着
目して酸素センサを用いて触媒劣化を間接的に検出する
ことが考えられる。しかしながら、ＮＯX浄化触媒は三
元触媒と異なって酸素吸蔵能力が極めて高いことから、
エンジンをリーン状態で運転した場合とリッチ状態で運
転した場合とで触媒に吸着する酸素の量が極端に異な
り、そのため酸素センサの出力が触媒の劣化状態を反映
せず、劣化検出を精度良く行えないという新たな問題が
発生することになったのである。
【００１０】この発明は酸素過剰雰囲気中でＮＯXを浄
化するＮＯX浄化触媒の劣化状態を検出する場合におけ
る上記の問題に問題に対処するもので、触媒の劣化状態
を精度良く検出し得るようにすることを目的とする。
化するＮＯX浄化触媒の劣化状態を検出する場合におけ
る上記の問題に問題に対処するもので、触媒の劣化状態
を精度良く検出し得るようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】すなわち、本願の請求項
１の発明（以下、第１発明という）に係るエンジンの排
気ガス浄化用触媒の劣化検出方法は、排気系に酸素過剰
雰囲気中で窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化触媒を
設置したエンジンにおいて、上記触媒の劣化検出に先行
して理論空燃比を含むリッチ状態の空燃比で所定時間運
転した後、空燃比が理論空燃比を挟んでリッチとリーン
との間の反転を繰り返しながら理論空燃比に維持される
ように運転を行い、その間における上記触媒の下流側に
設置した酸素センサの出力値に基づいて触媒の劣化を判
定することを特徴とする。
１の発明（以下、第１発明という）に係るエンジンの排
気ガス浄化用触媒の劣化検出方法は、排気系に酸素過剰
雰囲気中で窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化触媒を
設置したエンジンにおいて、上記触媒の劣化検出に先行
して理論空燃比を含むリッチ状態の空燃比で所定時間運
転した後、空燃比が理論空燃比を挟んでリッチとリーン
との間の反転を繰り返しながら理論空燃比に維持される
ように運転を行い、その間における上記触媒の下流側に
設置した酸素センサの出力値に基づいて触媒の劣化を判
定することを特徴とする。
【００１２】また、本願の請求項２の発明（以下、第２
発明という）に係るエンジンの排気ガス浄化用触媒の劣
化検出方法は、上記第１発明において、空燃比を理論空
燃比に維持する運転をフィードバック運転としたことを
特徴とする。
発明という）に係るエンジンの排気ガス浄化用触媒の劣
化検出方法は、上記第１発明において、空燃比を理論空
燃比に維持する運転をフィードバック運転としたことを
特徴とする。
【００１３】さらに、本願の請求項３の発明（以下、第
３発明という）に係るエンジンの排気ガス浄化用触媒の
劣化検出方法は、第１発明の構成において、酸素センサ
としてラムダセンサを採用したことを特徴とする。そし
て、本願の請求項４の発明（以下、第４発明という）に
係るエンジンの排気ガス浄化用触媒の劣化検出方法は、
第１発明の構成において、空燃比を理論空燃比を含むリ
ッチ状態とする所定時間の運転を、エンジンのアイドル
運転時に行うことを特徴とする。
３発明という）に係るエンジンの排気ガス浄化用触媒の
劣化検出方法は、第１発明の構成において、酸素センサ
としてラムダセンサを採用したことを特徴とする。そし
て、本願の請求項４の発明（以下、第４発明という）に
係るエンジンの排気ガス浄化用触媒の劣化検出方法は、
第１発明の構成において、空燃比を理論空燃比を含むリ
ッチ状態とする所定時間の運転を、エンジンのアイドル
運転時に行うことを特徴とする。
【００１４】また、本願の請求項５の発明（以下、第５
発明という）に係るエンジンの排気ガス浄化用触媒の劣
化検出装置は、排気系に酸素過剰雰囲気中で窒素酸化物
を浄化する窒素酸化物浄化触媒を設置したエンジンにお
いて、上記触媒の上流側に設置されて排気ガス中に含ま
れる残存酸素濃度を検出する第１酸素センサと、上記触
媒の下流側に設置されて排気ガス中に含まれる残存酸素
濃度を検出する第２酸素センサと、触媒の劣化検出に先
行して理論空燃比を含むリッチ状態の空燃比で所定時間
運転した後、上記第１酸素センサの出力に基づいて空燃
比が理論空燃比を挟んでリッチとリーンとの間で反転を
繰り返しながら理論空燃比に維持されるようにフィード
バック制御する空燃比制御手段と、この空燃比制御手段
による空燃比のフィードバック制御時に上記第２酸素セ
ンサの出力値に基づいて上記触媒の劣化判定を行う触媒
劣化判定手段とを設けたことを特徴とする。
発明という）に係るエンジンの排気ガス浄化用触媒の劣
化検出装置は、排気系に酸素過剰雰囲気中で窒素酸化物
を浄化する窒素酸化物浄化触媒を設置したエンジンにお
いて、上記触媒の上流側に設置されて排気ガス中に含ま
れる残存酸素濃度を検出する第１酸素センサと、上記触
媒の下流側に設置されて排気ガス中に含まれる残存酸素
濃度を検出する第２酸素センサと、触媒の劣化検出に先
行して理論空燃比を含むリッチ状態の空燃比で所定時間
運転した後、上記第１酸素センサの出力に基づいて空燃
比が理論空燃比を挟んでリッチとリーンとの間で反転を
繰り返しながら理論空燃比に維持されるようにフィード
バック制御する空燃比制御手段と、この空燃比制御手段
による空燃比のフィードバック制御時に上記第２酸素セ
ンサの出力値に基づいて上記触媒の劣化判定を行う触媒
劣化判定手段とを設けたことを特徴とする。
【００１５】
【作用】上記の構成によれば、第１〜第４発明のいずれ
においても、排気系に設置したＮＯX浄化触媒の劣化検
出時において、上記触媒の劣化検出に先行してエンジン
を理論空燃比を含むリッチ状態の空燃比で運転するよう
になっているので、仮に触媒に多量の酸素が吸着されて
いたとしても余分な酸素が脱離することになり、酸素セ
ンサを用いて触媒のＮＯX浄化能力を適切に反映した精
度の良い劣化判定が行われることになる。
においても、排気系に設置したＮＯX浄化触媒の劣化検
出時において、上記触媒の劣化検出に先行してエンジン
を理論空燃比を含むリッチ状態の空燃比で運転するよう
になっているので、仮に触媒に多量の酸素が吸着されて
いたとしても余分な酸素が脱離することになり、酸素セ
ンサを用いて触媒のＮＯX浄化能力を適切に反映した精
度の良い劣化判定が行われることになる。
【００１６】しかも、第３発明によれば酸素センサとし
て出力が理論空燃比を挟んでステップ状に変化するラム
ダセンサを採用したので、ＮＯX浄化触媒の劣化状態を
安価に検知することができるという実益がある。
て出力が理論空燃比を挟んでステップ状に変化するラム
ダセンサを採用したので、ＮＯX浄化触媒の劣化状態を
安価に検知することができるという実益がある。
【００１７】また、第４発明によれば、窒素酸化物浄化
触媒の劣化検出に先行する理論空燃比を含むリッチ状態
での運転を、エンジンのアイドル運転時に行うようにし
ているので、上記触媒が熱による影響を受け易くても熱
劣化が回避されることになる。
触媒の劣化検出に先行する理論空燃比を含むリッチ状態
での運転を、エンジンのアイドル運転時に行うようにし
ているので、上記触媒が熱による影響を受け易くても熱
劣化が回避されることになる。
【００１８】一方、第５発明によれば、排気系に設置さ
れたNOX浄化触媒の上流及び下流に排気ガス中に含まれ
る残存酸素濃度を検出する第１、第２酸素センサをそれ
ぞれ設置すると共に、触媒の劣化検出に先行して理論空
燃比を含むリッチ状態の空燃比で所定時間運転した後、
上記第１酸素センサの出力に基づいて空燃比が理論空燃
比を挟んでリッチとリーンとの間で反転を繰り返しなが
ら理論空燃比に維持されるようにフィードバック制御す
る空燃比制御手段と、この空燃比制御手段による空燃比
のフィードバック制御時に上記第２酸素センサの出力値
に基づいて上記触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定手段
とを設けるだけの構成であるので、ＮＯX浄化触媒の劣
化状態を簡素な構成で精度良く検知することが可能とな
る。
れたNOX浄化触媒の上流及び下流に排気ガス中に含まれ
る残存酸素濃度を検出する第１、第２酸素センサをそれ
ぞれ設置すると共に、触媒の劣化検出に先行して理論空
燃比を含むリッチ状態の空燃比で所定時間運転した後、
上記第１酸素センサの出力に基づいて空燃比が理論空燃
比を挟んでリッチとリーンとの間で反転を繰り返しなが
ら理論空燃比に維持されるようにフィードバック制御す
る空燃比制御手段と、この空燃比制御手段による空燃比
のフィードバック制御時に上記第２酸素センサの出力値
に基づいて上記触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定手段
とを設けるだけの構成であるので、ＮＯX浄化触媒の劣
化状態を簡素な構成で精度良く検知することが可能とな
る。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００２０】先ず、図１を用いて本発明方法が実施され
る排気系１の基本構成を説明すると、この排気系１は例
えば金属担持ゼオライトからなるＮＯX浄化触媒２を内
蔵した触媒コンバータ３を有すると共に、該コンバータ
３の上流側に理論空燃比で出力値がステップ状に変化す
るラムダセンサからなる第１酸素センサ４が設置され
る。また、上記触媒コンバータ３の下流側にもラムダセ
ンサからなる第２酸素センサ５が設置される。そして、
上記触媒２の劣化検出に先行して空気過剰率λ（実空燃
比／理論空燃比）が１以下のリッチ状態で所定時間運転
した後、上記第１酸素センサ４の出力値に応じて空燃比
が理論空燃比に収束するようにフィードバック運転を行
うと共に、その間における第１酸素センサ４の出力値が
所定の閾値で反転した回数と第２酸素センサ５の出力値
が所定の閾値で反転した回数とをそれぞれ計測した。そ
うすると、第２酸素センサ５の出力反転回数を第１酸素
センサ４の出力反転回数で規格化した値、すなわち出力
反転比が、図２の●印で示すように、ＮＯX浄化率の低
下に伴って増加することが判明した。
る排気系１の基本構成を説明すると、この排気系１は例
えば金属担持ゼオライトからなるＮＯX浄化触媒２を内
蔵した触媒コンバータ３を有すると共に、該コンバータ
３の上流側に理論空燃比で出力値がステップ状に変化す
るラムダセンサからなる第１酸素センサ４が設置され
る。また、上記触媒コンバータ３の下流側にもラムダセ
ンサからなる第２酸素センサ５が設置される。そして、
上記触媒２の劣化検出に先行して空気過剰率λ（実空燃
比／理論空燃比）が１以下のリッチ状態で所定時間運転
した後、上記第１酸素センサ４の出力値に応じて空燃比
が理論空燃比に収束するようにフィードバック運転を行
うと共に、その間における第１酸素センサ４の出力値が
所定の閾値で反転した回数と第２酸素センサ５の出力値
が所定の閾値で反転した回数とをそれぞれ計測した。そ
うすると、第２酸素センサ５の出力反転回数を第１酸素
センサ４の出力反転回数で規格化した値、すなわち出力
反転比が、図２の●印で示すように、ＮＯX浄化率の低
下に伴って増加することが判明した。
【００２１】一方、比較のためにリッチ運転を行わない
でＮＯX浄化触媒２の劣化検出を行うと、図の○印で示
すように出力反転比がＮＯX浄化率を反映せずバラツキ
が生じ、触媒の劣化検出に先行してリッチ運転を行うこ
との有効性が確認された。
でＮＯX浄化触媒２の劣化検出を行うと、図の○印で示
すように出力反転比がＮＯX浄化率を反映せずバラツキ
が生じ、触媒の劣化検出に先行してリッチ運転を行うこ
との有効性が確認された。
【００２２】次に、本発明方法を車両用エンジンに適用
した実施例について説明する。
した実施例について説明する。
【００２３】図３に示すように、エンジン１０には吸、
排気弁１１，１２を介して燃焼室１３に通じる吸気通路
１４及び排気通路１５が設けられていると共に、上記吸
気通路１４には、上流側から、エアフローセンサ１６、
スロットルバルブ１７及び燃料噴射弁１８がそれぞれ設
置されている。
排気弁１１，１２を介して燃焼室１３に通じる吸気通路
１４及び排気通路１５が設けられていると共に、上記吸
気通路１４には、上流側から、エアフローセンサ１６、
スロットルバルブ１７及び燃料噴射弁１８がそれぞれ設
置されている。
【００２４】一方、上記排気通路１５にはアクチュエー
タ１９によって開閉作動する開閉弁２０が設置されてい
ると共に、この開閉弁２０をバイパスして設けられたバ
イパス通路２１にはＮＯX浄化触媒２２が内蔵された第
１触媒コンバータ２３が設置されている。なお、上記開
閉弁２０は、図のように常時開かれた状態で保持される
ようになっている。そして、上記排気通路１５における
バイパス通路２１への分岐部１５ａには、先端部分が開
閉弁２０側へ延設されたインサート管２４が設けられて
いると共に、その上流側にラムダセンサからなる第１酸
素センサ２５が設置されている。また、上記バイパス通
路２１には上記第１触媒コンバータ２３の直下流に位置
してラムダセンサからなる第２酸素センサ２６が設置さ
れている。さらに、上記排気通路１５にはバイパス通路
２１との合流部１５ｂの下流に位置して三元触媒２７を
内蔵した第２触媒コンバータ２８が設置されていると共
に、該コンバータ２８の直下流にラムダセンサからなる
第３酸素センサ２９が設置されている。
タ１９によって開閉作動する開閉弁２０が設置されてい
ると共に、この開閉弁２０をバイパスして設けられたバ
イパス通路２１にはＮＯX浄化触媒２２が内蔵された第
１触媒コンバータ２３が設置されている。なお、上記開
閉弁２０は、図のように常時開かれた状態で保持される
ようになっている。そして、上記排気通路１５における
バイパス通路２１への分岐部１５ａには、先端部分が開
閉弁２０側へ延設されたインサート管２４が設けられて
いると共に、その上流側にラムダセンサからなる第１酸
素センサ２５が設置されている。また、上記バイパス通
路２１には上記第１触媒コンバータ２３の直下流に位置
してラムダセンサからなる第２酸素センサ２６が設置さ
れている。さらに、上記排気通路１５にはバイパス通路
２１との合流部１５ｂの下流に位置して三元触媒２７を
内蔵した第２触媒コンバータ２８が設置されていると共
に、該コンバータ２８の直下流にラムダセンサからなる
第３酸素センサ２９が設置されている。
【００２５】さらに、このエンジン１０には、電子制御
式のコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）３０
が備えられている。このＥＣＵ３０は上記エアフローセ
ンサ１６からの吸入空気量信号と、スロットルバルブの
開度を検出するスロットルセンサ３１からのスロットル
開度信号と、エンジン回転数を検出する回転センサ３２
からのエンジン回転数信号と、上記第１〜第３酸素セン
サ２５，２６，２９によってそれぞれ検出される酸素濃
度信号とを入力し、これらの信号に基づいて燃焼室１３
に供給される混合気の空燃比制御と上記アクチュエータ
１９を介した開閉弁２０の開閉制御と触媒の劣化判定処
理とを行う。なお、ＥＣＵ３０は第１、第２触媒コンバ
ータ２３，２８の劣化警告用の警告灯３３の点灯制御も
行うようになっている。
式のコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）３０
が備えられている。このＥＣＵ３０は上記エアフローセ
ンサ１６からの吸入空気量信号と、スロットルバルブの
開度を検出するスロットルセンサ３１からのスロットル
開度信号と、エンジン回転数を検出する回転センサ３２
からのエンジン回転数信号と、上記第１〜第３酸素セン
サ２５，２６，２９によってそれぞれ検出される酸素濃
度信号とを入力し、これらの信号に基づいて燃焼室１３
に供給される混合気の空燃比制御と上記アクチュエータ
１９を介した開閉弁２０の開閉制御と触媒の劣化判定処
理とを行う。なお、ＥＣＵ３０は第１、第２触媒コンバ
ータ２３，２８の劣化警告用の警告灯３３の点灯制御も
行うようになっている。
【００２６】ここで、ＥＣＵ３０が行う空燃比制御の概
略を説明すると、ＥＣＵ３０は各種信号を読み込んだ上
で、図４に示すように、エンジン回転数とエンジン負荷
を代表する吸入空気量とをパラメータとして設定した運
転領域マップに、エンジン回転数信号が示す現実のエン
ジン回転数と吸入空気量信号が示す現実の吸入空気量と
を照らし合わせることによりエンジン１０の運転状態を
判定する。そして、エンジン１０の運転状態が中負荷側
に設定されたリーン運転領域に属すると判定したときに
は、目標空燃比をリーン状態（例えば、Ａ／Ｆ＝１８）
に設定した上で、この目標空燃比が実現されるように燃
料噴射量を調節するオープンループ制御を実行する。そ
の際に、上記開閉弁２０を閉ざしてバイパス通路２１へ
排気ガスを導入するようになっている。また、エンジン
１０の運転状態が高負荷側に設定されたリッチ運転領域
に属すると判定したときには、目標空燃比をリッチ状態
（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）に設定した上で、この目標空
燃比が実現されるように燃料噴射量を調節するオープン
ループ制御を実行する。
略を説明すると、ＥＣＵ３０は各種信号を読み込んだ上
で、図４に示すように、エンジン回転数とエンジン負荷
を代表する吸入空気量とをパラメータとして設定した運
転領域マップに、エンジン回転数信号が示す現実のエン
ジン回転数と吸入空気量信号が示す現実の吸入空気量と
を照らし合わせることによりエンジン１０の運転状態を
判定する。そして、エンジン１０の運転状態が中負荷側
に設定されたリーン運転領域に属すると判定したときに
は、目標空燃比をリーン状態（例えば、Ａ／Ｆ＝１８）
に設定した上で、この目標空燃比が実現されるように燃
料噴射量を調節するオープンループ制御を実行する。そ
の際に、上記開閉弁２０を閉ざしてバイパス通路２１へ
排気ガスを導入するようになっている。また、エンジン
１０の運転状態が高負荷側に設定されたリッチ運転領域
に属すると判定したときには、目標空燃比をリッチ状態
（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）に設定した上で、この目標空
燃比が実現されるように燃料噴射量を調節するオープン
ループ制御を実行する。
【００２７】そして、エンジン１０の運転状態が低負荷
低回転側に設定された理論空燃比領域に属すると判定し
たときには、空燃比を理論空燃比に維持する空燃比制御
を実行するのであるが、その場合に所定のフィードバッ
ク条件を満足したときに空燃比フィードバック制御を実
行する。
低回転側に設定された理論空燃比領域に属すると判定し
たときには、空燃比を理論空燃比に維持する空燃比制御
を実行するのであるが、その場合に所定のフィードバッ
ク条件を満足したときに空燃比フィードバック制御を実
行する。
【００２８】この空燃比フィードバック制御は概略次の
ように行われる。
ように行われる。
【００２９】すなわち、ＥＣＵ３０は吸入空気量とエン
ジン回転数とに基づいて１サイクルあたりに燃焼室１３
に吸入される空気量を演算して、目標空燃比に対応する
基本燃料噴射量を算出すると共に、上記第１酸素センサ
２５からの酸素濃度信号が空燃比のリーン状態を示すと
きには、燃料が増量するようにフィードバック補正量Ｃ
FBを設定する一方、酸素濃度信号が空燃比のリッチ状態
を示すときには、燃料が減量するようにフィードバック
補正量ＣFBを設定する。さらに、このフィードバック補
正量ＣFBなどによって上記基本燃料噴射量を補正するこ
とにより最終噴射量を設定する。そして、この最終噴射
量が得られるように燃料噴射弁１８に対して燃料噴射信
号を出力する。
ジン回転数とに基づいて１サイクルあたりに燃焼室１３
に吸入される空気量を演算して、目標空燃比に対応する
基本燃料噴射量を算出すると共に、上記第１酸素センサ
２５からの酸素濃度信号が空燃比のリーン状態を示すと
きには、燃料が増量するようにフィードバック補正量Ｃ
FBを設定する一方、酸素濃度信号が空燃比のリッチ状態
を示すときには、燃料が減量するようにフィードバック
補正量ＣFBを設定する。さらに、このフィードバック補
正量ＣFBなどによって上記基本燃料噴射量を補正するこ
とにより最終噴射量を設定する。そして、この最終噴射
量が得られるように燃料噴射弁１８に対して燃料噴射信
号を出力する。
【００３０】なお、上記フィードバック補正量ＣFBは、
具体的には次のようにして求められる。すなわち、ＥＣ
Ｕ３０は、図５に示すように、上記第１酸素センサ２５
の出力電圧Ｖが所定の基準電圧Ｖ1よりも大きくなった
時点で空燃比がリーン状態からリッチ状態に反転したと
判定して、その時点におけるフィードバック補正量ＣFB
の値を所定のリーン遅延定数ＤL1の間だけ所定のリッチ
積分定数ＩR1を用いて更新し続け、上記遅延定数ＤL1が
経過した後に所定のリーンスキップ値ＰL1だけ一挙に減
少させ、その後所定のリーン積分定数ＩL1を用いて徐々
に減少させる。そして、上記第１酸素センサ２５の出力
電圧Ｖが上記基準電圧Ｖ1よりも低下した時点で空燃比
が今度はリッチ状態からリーン状態に反転したと判定し
て、その時点におけるフィードバック補正量ＣFBの値を
所定のリッチ遅延定数ＤR1の間だけ上記リーン積分定数
ＩL1を用いて更新し続け、上記遅延定数ＤR1が経過した
後に所定のリッチスキップ値ＰR1だけ一挙に増大させ、
その後上記リッチ積分定数ＩR1を用いて徐々に増大させ
る。
具体的には次のようにして求められる。すなわち、ＥＣ
Ｕ３０は、図５に示すように、上記第１酸素センサ２５
の出力電圧Ｖが所定の基準電圧Ｖ1よりも大きくなった
時点で空燃比がリーン状態からリッチ状態に反転したと
判定して、その時点におけるフィードバック補正量ＣFB
の値を所定のリーン遅延定数ＤL1の間だけ所定のリッチ
積分定数ＩR1を用いて更新し続け、上記遅延定数ＤL1が
経過した後に所定のリーンスキップ値ＰL1だけ一挙に減
少させ、その後所定のリーン積分定数ＩL1を用いて徐々
に減少させる。そして、上記第１酸素センサ２５の出力
電圧Ｖが上記基準電圧Ｖ1よりも低下した時点で空燃比
が今度はリッチ状態からリーン状態に反転したと判定し
て、その時点におけるフィードバック補正量ＣFBの値を
所定のリッチ遅延定数ＤR1の間だけ上記リーン積分定数
ＩL1を用いて更新し続け、上記遅延定数ＤR1が経過した
後に所定のリッチスキップ値ＰR1だけ一挙に増大させ、
その後上記リッチ積分定数ＩR1を用いて徐々に増大させ
る。
【００３１】次に、本発明の特徴部分であるＮＯX浄化
触媒２２を内蔵した第１触媒コンバータ２３に対する触
媒劣化判定処理について説明すると、この触媒劣化判定
処理は図６のフローチャートに従って次のように行われ
る。
触媒２２を内蔵した第１触媒コンバータ２３に対する触
媒劣化判定処理について説明すると、この触媒劣化判定
処理は図６のフローチャートに従って次のように行われ
る。
【００３２】すなわち、ＥＣＵ３０はステップＳ１で所
定の触媒劣化検出条件が成立したかどうかを判定し、触
媒劣化条件が成立したと判定したときには、ステップＳ
２に進んでエンジン１０がアイドル運転か否かを判定す
る。そして、アイドル運転であるときにステップＳ３に
進んで空気過剰率λが１以下のリッチ状態で運転する。
その際に、上記開閉弁２０が作動して排気ガスがバイパ
ス通路２１に導入される。
定の触媒劣化検出条件が成立したかどうかを判定し、触
媒劣化条件が成立したと判定したときには、ステップＳ
２に進んでエンジン１０がアイドル運転か否かを判定す
る。そして、アイドル運転であるときにステップＳ３に
進んで空気過剰率λが１以下のリッチ状態で運転する。
その際に、上記開閉弁２０が作動して排気ガスがバイパ
ス通路２１に導入される。
【００３３】次いで、ＥＣＵ３０はステップＳ４で所定
時間が経過したと判定するまで上記リッチ運転を継続し
て、所定時間の経過後にステップＳ５でフィードバック
制御定数を所定の触媒劣化検出用定数に変更した上で、
ステップＳ６で該定数に応じたフィードバック運転を行
う。なお、触媒劣化検出用定数としては、フィードバッ
ク補正量ＣFBの変動幅が大きくなるような値が用いられ
る。
時間が経過したと判定するまで上記リッチ運転を継続し
て、所定時間の経過後にステップＳ５でフィードバック
制御定数を所定の触媒劣化検出用定数に変更した上で、
ステップＳ６で該定数に応じたフィードバック運転を行
う。なお、触媒劣化検出用定数としては、フィードバッ
ク補正量ＣFBの変動幅が大きくなるような値が用いられ
る。
【００３４】そして、ＥＣＵ３０はステップＳ７で第
１、第２酸素センサ２５，２６の出力平均値Ｖa1，Ｖa2
をそれぞれ算出すると共に、ステップＳ８で第１酸素セ
ンサ２５の出力平均値Ｖa1に対する第２酸素センサ２６
の出力平均値Ｖa2の割合が所定の劣化判定基準値Ｋより
も大きいか否かを判定して、ＹＥＳと判定したときには
ステップＳ９で触媒劣化が確定したか否かを判定し、Ｙ
ＥＳと判定したときにステップＳ１０を実行して警告灯
３３を点灯させた後、ステップＳ１１でフィードバック
制御定数を元の値に変更する。なお、ＥＣＵ３０は第１
酸素センサ２５の出力平均値Ｖa1に対する第２酸素セン
サ２６の出力平均値Ｖa2の割合が所定の劣化判定基準値
Ｋよりも大きくなることが連続して３回発生したときに
触媒劣化を確定するようになっている。
１、第２酸素センサ２５，２６の出力平均値Ｖa1，Ｖa2
をそれぞれ算出すると共に、ステップＳ８で第１酸素セ
ンサ２５の出力平均値Ｖa1に対する第２酸素センサ２６
の出力平均値Ｖa2の割合が所定の劣化判定基準値Ｋより
も大きいか否かを判定して、ＹＥＳと判定したときには
ステップＳ９で触媒劣化が確定したか否かを判定し、Ｙ
ＥＳと判定したときにステップＳ１０を実行して警告灯
３３を点灯させた後、ステップＳ１１でフィードバック
制御定数を元の値に変更する。なお、ＥＣＵ３０は第１
酸素センサ２５の出力平均値Ｖa1に対する第２酸素セン
サ２６の出力平均値Ｖa2の割合が所定の劣化判定基準値
Ｋよりも大きくなることが連続して３回発生したときに
触媒劣化を確定するようになっている。
【００３５】一方、三元触媒２７を内蔵した第２触媒コ
ンバータ２８の劣化検出に際しては、第１酸素センサ２
５の出力に基づいて空燃比フィードバック運転を行いな
がら、その間における第３酸素センサ２９の出力値に基
づいて劣化判定を行うことになる。
ンバータ２８の劣化検出に際しては、第１酸素センサ２
５の出力に基づいて空燃比フィードバック運転を行いな
がら、その間における第３酸素センサ２９の出力値に基
づいて劣化判定を行うことになる。
【００３６】また、図７に示すように、排気系４０にＮ
ＯX浄化触媒４１と三元触媒４２とをタンデムに内蔵し
た触媒コンバータ４３を設置して、該コンバータ４３の
上流側にフィードバック制御用の酸素センサ４４を設置
すると共に、触媒劣化検出用の酸素センサ４５を上記触
媒コンバータ４３の下流側に設置するようにしても良
い。この場合においても、上記図６のフローチャートに
従った触媒劣化判定処理が行われることになる。
ＯX浄化触媒４１と三元触媒４２とをタンデムに内蔵し
た触媒コンバータ４３を設置して、該コンバータ４３の
上流側にフィードバック制御用の酸素センサ４４を設置
すると共に、触媒劣化検出用の酸素センサ４５を上記触
媒コンバータ４３の下流側に設置するようにしても良
い。この場合においても、上記図６のフローチャートに
従った触媒劣化判定処理が行われることになる。
【００３７】もちろん、酸素センサとして酸素濃度に応
じて出力がリニヤに変化するリニヤセンサを使用するよ
うにしても良い。
じて出力がリニヤに変化するリニヤセンサを使用するよ
うにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】以上のように第１〜第４発明によれば、
排気系に設置したＮＯX浄化触媒の劣化検出時におい
て、上記触媒の劣化検出に先行してエンジンを理論空燃
比を含むリッチ状態の空燃比で運転するようになってい
るので、仮に触媒に多量の酸素が吸着されていたとして
も余分な酸素が脱離することになり、酸素センサを用い
て触媒のＮＯX浄化能力を適切に反映した精度の良い劣
化判定が行われることになる。
排気系に設置したＮＯX浄化触媒の劣化検出時におい
て、上記触媒の劣化検出に先行してエンジンを理論空燃
比を含むリッチ状態の空燃比で運転するようになってい
るので、仮に触媒に多量の酸素が吸着されていたとして
も余分な酸素が脱離することになり、酸素センサを用い
て触媒のＮＯX浄化能力を適切に反映した精度の良い劣
化判定が行われることになる。
【００３９】しかも、第３発明によれば酸素センサとし
て出力が理論空燃比を挟んでステップ状に変化するラム
ダセンサを採用したので、ＮＯX浄化触媒の劣化状態を
安価に検知することができるという実益がある。
て出力が理論空燃比を挟んでステップ状に変化するラム
ダセンサを採用したので、ＮＯX浄化触媒の劣化状態を
安価に検知することができるという実益がある。
【００４０】また、第４発明によれば、ＮＯX浄化触媒
の劣化検出に先行する理論空燃比を含むリッチ状態での
運転を、エンジンのアイドル運転時に行うようにしてい
るので、上記触媒が熱による影響を受け易くても熱劣化
を回避することが可能となる。
の劣化検出に先行する理論空燃比を含むリッチ状態での
運転を、エンジンのアイドル運転時に行うようにしてい
るので、上記触媒が熱による影響を受け易くても熱劣化
を回避することが可能となる。
【００４１】一方、第５発明によれば、排気系に設置さ
れたＮＯX浄化触媒の上流及び下流に排気ガス中に含ま
れる残存酸素濃度を検出する第１、第２酸素センサをそ
れぞれ設置すると共に、触媒の劣化検出に先行して理論
空燃比を含むリッチ状態の空燃比で所定時間運転した
後、上記第１酸素センサの出力に基づいて空燃比が理論
空燃比を挟んでリッチとリーンとの間で反転を繰り返し
ながら理論空燃比に維持されるようにフィードバック制
御する空燃比制御手段と、この空燃比制御手段による空
燃比のフィードバック制御時に上記第２酸素センサの出
力値に基づいて上記触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定
手段とを設けるだけの構成であるので、ＮＯX浄化触媒
の劣化状態を簡素な構成で精度良く検知することが可能
となる。
れたＮＯX浄化触媒の上流及び下流に排気ガス中に含ま
れる残存酸素濃度を検出する第１、第２酸素センサをそ
れぞれ設置すると共に、触媒の劣化検出に先行して理論
空燃比を含むリッチ状態の空燃比で所定時間運転した
後、上記第１酸素センサの出力に基づいて空燃比が理論
空燃比を挟んでリッチとリーンとの間で反転を繰り返し
ながら理論空燃比に維持されるようにフィードバック制
御する空燃比制御手段と、この空燃比制御手段による空
燃比のフィードバック制御時に上記第２酸素センサの出
力値に基づいて上記触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定
手段とを設けるだけの構成であるので、ＮＯX浄化触媒
の劣化状態を簡素な構成で精度良く検知することが可能
となる。
【図１】 本発明方法が実施される排気系の基本構成を
示す要部概略断面図である。
示す要部概略断面図である。
【図２】 本発明方法の効果確認のために行った実験結
果を示す特性図である。
果を示す特性図である。
【図３】 本発明が適用されるエンジンのシステム構成
図である。
図である。
【図４】 エンジンの運転領域図である。
【図５】 通常時のフィードバック補正量の変化を示す
タイムチャート図である。
タイムチャート図である。
【図６】 触媒劣化判定処理を示すフローチャート図で
ある。
ある。
【図７】 触媒の別の設置形態を示す要部概略断面図で
ある。
ある。
１ 排気系 ２ ＮＯX浄化触媒 ３ 触媒コンバータ ４ 第１酸素センサ ５ 第２酸素センサ １０ エンジン １５ 排気通路 ２５ 第１酸素センサ ２６ 第２酸素センサ ２３ 第１触媒コンバータ ３０ ＥＣＵ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−33408（ＪＰ，Ａ) 特許2797800（ＪＰ，Ｂ２) 特許2536611（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/38 F01N 9/00 - 11/00 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00
Claims (5)
- 【請求項１】 排気系に酸素過剰雰囲気中で窒素酸化物
を浄化する窒素酸化物浄化触媒を設置したエンジンの排
気ガス浄化用触媒の劣化検出方法であって、上記触媒の
劣化検出に先行して理論空燃比を含むリッチ状態の空燃
比で所定時間運転した後、空燃比が理論空燃比を挟んで
リッチとリーンとの間の反転を繰り返しながら理論空燃
比に維持されるように運転を行い、その間における上記
触媒の下流側に設置した酸素センサの出力値に基づいて
触媒の劣化を判定することを特徴とするエンジンの排気
ガス浄化用触媒の劣化検出方法。 - 【請求項２】 空燃比を理論空燃比に維持する運転はフ
ィードバック運転であることを特徴とする請求項１に記
載のエンジンの排気ガス浄化用触媒の劣化検出方法。 - 【請求項３】 酸素センサがラムダセンサであることを
特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化用
触媒の劣化検出方法。 - 【請求項４】 空燃比を理論空燃比を含むリッチ状態と
する所定時間の運転を、エンジンのアイドル運転時に行
うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気ガ
ス浄化用触媒の劣化検出方法。 - 【請求項５】 排気系に酸素過剰雰囲気中で窒素酸化物
を浄化する窒素酸化物浄化触媒を設置したエンジンの排
気ガス浄化用触媒の劣化検出装置であって、上記触媒の
上流側に設置されて排気ガス中に含まれる残存酸素濃度
を検出する第１酸素センサと、上記触媒の下流側に設置
されて排気ガス中に含まれる残存酸素濃度を検出する第
２酸素センサと、触媒の劣化検出に先行して理論空燃比
を含むリッチ状態の空燃比で所定時間運転した後、上記
第１酸素センサの出力に基づいて空燃比が理論空燃比を
挟んでリッチとリーンとの間で反転を繰り返しながら理
論空燃比に維持されるようにフィードバック制御する空
燃比制御手段と、この空燃比制御手段による空燃比のフ
ィードバック制御時に上記第２酸素センサの出力値に基
づいて上記触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定手段とが
設けられていることを特徴とするエンジンの排気ガス浄
化用触媒の劣化検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10073492A JP3154431B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | エンジンの排気ガス浄化用触媒の劣化検出方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10073492A JP3154431B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | エンジンの排気ガス浄化用触媒の劣化検出方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05272329A JPH05272329A (ja) | 1993-10-19 |
| JP3154431B2 true JP3154431B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=14281816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10073492A Expired - Fee Related JP3154431B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | エンジンの排気ガス浄化用触媒の劣化検出方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3154431B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020063373A (ko) * | 2001-01-29 | 2002-08-03 | 씨멘스 오토모티브 주식회사 | 차량 촉매 시스템의 손상 감지 방법 |
| WO2003021090A1 (fr) * | 2001-08-31 | 2003-03-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif destine a evaluer l'etat de deterioration d'un equipement de controle des gaz d'echappement |
| US6978598B2 (en) | 2001-09-05 | 2005-12-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Deteriorated state evaluation device for exhaust emission control equipment |
| KR100901937B1 (ko) * | 2008-03-11 | 2009-06-10 | 현대자동차주식회사 | 에스시알 시스템에서의 비메탄 탄화수소 저감 기능 진단방법 |
| CN114704362A (zh) * | 2021-04-26 | 2022-07-05 | 长城汽车股份有限公司 | 稀燃nox捕集器故障检测方法、装置、车辆、介质及设备 |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP10073492A patent/JP3154431B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05272329A (ja) | 1993-10-19 |
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