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JPH06307233A - 触媒劣化診断システム - Google Patents

触媒劣化診断システム

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JPH06307233A
JPH06307233A JP5099765A JP9976593A JPH06307233A JP H06307233 A JPH06307233 A JP H06307233A JP 5099765 A JP5099765 A JP 5099765A JP 9976593 A JP9976593 A JP 9976593A JP H06307233 A JPH06307233 A JP H06307233A
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高志 向平
Toshio Ishii
俊夫 石井
Kiyoshi Miura
清 三浦
Kazuya Kono
一也 河野
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コストの上昇を招くことなく、触媒劣化状態
診断の精度を向上させること。 【構成】 機関の運転状態信号（例えば、吸入空気流
量、燃料噴射パルス幅）を用いて、触媒４０の温度を推
定する。酸素センサ６ａ，ｂの値を用いて算出した転換
効率を、該推定温度を用いて修正した上で、触媒の劣化
状態を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両等の内燃機関から
の排気ガスを処理するために用いられている触媒コンバ
−タの診断装置に関し、特にあらかじめ定められた前記
機関の運転状態指標を用いて診断を行い診断結果を表示
あるいは警報音などにより運転者に知らせることができ
る触媒劣化診断システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気ガスを酸化または還元し
て無害化する場合、複数の触媒を用いることによって、
反応が促進され効果的であることが知られている。とこ
ろが、長期間使用すると触媒が劣化してその転換効率が
減少してくる。そのため、従来は主に定期点検時にチェ
ックを行ない、規制値を満足していない場合には触媒装
置を交換するなどの処置がとられていた。したがって、
定期点検までは特にその転換効率をチェックすることは
ないから、場合によっては無害化が不充分のまま走行し
ていることがあった。
【０００３】これは環境汚染にもつながり好ましい状態
ではないため、なんらかの方法で触媒の性能を常にチェ
ックし、触媒の異常時には警告装置あるいは異常対策装
置を作動させることが試みられている。例えば、以下の
ようなものがある。
【０００４】特公昭５７−２８９６号には、触媒装置の
前後にそれぞれ酸素濃度検出器を設置し、その相互の検
出値を用いて触媒コンバ−タの診断を行う技術について
記載されている。具体的には、触媒コンバ−タの上流
側、下流側にそれぞれ排気中の酸素濃度を検出できる検
出器を設け、いずれか一方の排気ガス中の酸素濃度が予
定した範囲を外れ、もう一方の検出器の出力との差が予
定範囲を外れたときに信号を発生させ、警報装置あるい
は異常対策装置を作動させるものである。
【０００５】また、特開平３−２４９３２０号に記載さ
れている「触媒の劣化検出装置」は、触媒装置の前後に
設けた酸素センサの信号の相関係数を算出し、求めた相
関係数を用いて触媒の診断を行っている。
【０００６】さらに、特開昭６３−１６５７４４号に
は、触媒劣化診断用センサを用いる方法が記載されてい
る。該方法では、多数の貫通孔を有する担体に触媒成分
を担持してなる燃焼用触媒の貫通孔内に挿入することが
できる棒状基材をセンサとして用い、その両端の抵抗値
を測定することによって触媒の診断を行うものである。
これは運転条件にかかわらず、触媒の診断を行うことが
できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に、触媒
活性は図１２に示すとおりその温度により大きく変化す
るため、温度に応じて転換効率等も変化してしまう。従
って、触媒の劣化状態を正確に診断するには、診断を行
う際の触媒の温度を規定するか、あるいは、算出した転
換効率を診断時の触媒の温度に応じて補正等する必要が
ある。しかし、そのためには、触媒の温度を監視する温
度センサが必要となり、コストが高くなるという問題が
あった。
【０００８】本発明は、コストの上昇を招くことなく、
触媒温度に対応して正確な診断を行うことのできる触媒
劣化診断システムを提供することを目的とするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その第１の態様としては、
温度検出の対象となる部分（以下、”検出対象部分”と
いう）の温度と相関を有する状態量について、その値を
検出する状態検出手段と、上記状態検出手段の検出結果
と、上記検出対象部分の温度と、の対応関係を示す対応
情報をあらかじめ記憶した記憶手段と、上記状態検出手
段の検出結果に基づいて、上記対応情報を参照すること
によって、上記検出対象部分の温度を推定する推定手段
と、を有することを特徴とする温度推定装置が提供され
る。
【００１０】なお、エンジンの排気ガスを浄化する触媒
の温度を推定する温度推定装置においては、上記状態量
は、吸気量、燃料噴射量、エンジン回転数のうちのすく
なくとも一つを含んでもよい。
【００１１】本発明の第２の態様としては、エンジンの
排気ガスを浄化する触媒の温度と、該触媒の温度と相関
を有する状態量の値との対応関係を予め記憶しておき、
上記状態量の実際の値を検出して、該検出値と上記記憶
した対応関係とを比較することによって、上記触媒の温
度を推定すること、を特徴とする触媒温度推定方法が提
供される。
【００１２】本発明の第３の態様においては、触媒の劣
化状態を診断する触媒劣化診断システムにおいて、上記
触媒の劣化状態判定に用いられる指標の値（以下、”指
標値”という）を求める指標手段と、上記触媒の触媒能
に影響を与える物理量について、上記指標手段が上記指
標値を求めた時の状態を推定する触媒状態推定手段と、
上記指標手段の求めた指標値を、上記物理量について予
め定められた基準状態における値となるように、上記触
媒状態推定手段の推定結果を用いて、補正を行う補正手
段と、予め定められた判定基準値を備え、上記補正手段
により補正された上記指標値と、上記判定基準値とを比
較することによって上記触媒の劣化状態を判定する判定
手段と、を備えたことを特徴とする触媒劣化診断システ
ムが提供される。
【００１３】本発明の第４の態様としては、触媒の劣化
状態を診断する触媒劣化診断システムにおいて、上記触
媒の劣化状態判定に用いられる指標の値（以下、”指標
値”という）を求める指標手段と、上記触媒の触媒能に
影響を与える物理量について、上記指標手段が上記指標
値を求めた時の状態を推定する触媒状態推定手段と、予
め定められた判定基準値を備え、指標手段の求めた上記
指標値と、上記判定基準値とを比較することによって上
記触媒の劣化状態を判定する判定手段と、を備え、上記
判定手段は、上記物理量について予め決められた範囲を
備え、上記触媒状態推定手段の求めた上記物理量の値が
該予め決められた範囲にあった場合に限り、上記判定を
行うこと、を特徴とする触媒劣化診断システムが提供さ
れる。
【００１４】上記第３、第４の態様については、エンジ
ンの排気ガス中の有害物質を除去する触媒について、そ
の劣化状態を診断するための触媒劣化診断システムにお
いて、上記触媒状態推定手段は、上記物理量と相関を有
する上記エンジンの状態量について、その値を検出する
運転状況検出手段と、上記状態量の値と、上記物理量の
値と、の相関関係を示した対応情報を記憶した記憶手段
と、上記運転状況検出手段の検出結果に基づき上記対応
情報を参照することによって、上記物理量の値を決定す
る演算手段と、を含んで構成されることが好ましい。
【００１５】本発明の第５の態様としては、エンジンの
排気ガス中の有害成分を除去する触媒について、その劣
化状態を診断する触媒劣化診断システムにおいて、上記
触媒の劣化状態判定に用いられる指標の値（以下、”指
標値”という）を求める指標手段と、上記触媒の触媒能
に影響を与える物理量と相関を有する上記エンジンの状
態量について、その値を検出する運転状況検出手段と、
上記指標手段の求めた指標値を、上記物理量について予
め定められた基準状態における値となるように、上記運
転状況検出手段の検出結果を用いて、補正を行う補正手
段と、予め定められた判定基準値を備え、上記補正手段
により補正された上記指標値と、上記判定基準値とを比
較することによって上記触媒の劣化状態を判定する判定
手段と、を備えたことを特徴とする触媒劣化診断システ
ムが提供される。
【００１６】本発明の第６の態様としては、エンジンの
排気ガス中の有害成分を除去する触媒の劣化状態を診断
する触媒劣化診断システムにおいて、上記触媒の劣化状
態判定に用いられる指標の値（以下、”指標値”とい
う）を求める指標手段と、上記触媒の触媒能に影響を与
える物理量と相関を有する上記エンジンの状態量につい
て、その値を検出する運転状況検出手段と、予め定めら
れた判定基準値を備え、上記指標手段の求めた上記指標
値と、上記判定基準値とを比較することによって上記触
媒の劣化状態を判定する判定手段と、を備え、上記判定
手段は、上記状態量の値について予め決められた範囲を
備え、上記運転状況検出手段の検出した値が該予め決め
られた範囲にあった場合に限り、上記判定を行うこと、
を特徴とする触媒劣化診断システムが提供される。
【００１７】本発明の第７の態様としては、エンジンの
排気ガス中の有害成分を除去する触媒について、その劣
化状態を診断する触媒劣化診断システムにおいて、上記
触媒の劣化状態を反映した指標の値（以下、”指標値”
という）を求める指標手段と、上記触媒の触媒能に影響
を与える物理量と相関を有する上記エンジンの状態量に
ついて、その値を検出する運転状況検出手段と、上記運
転状況検出手段の求めた値を、上記指標について予め定
められた基準状態における値となるように、上記指標手
段の求めた指標値を用いて、補正する補正手段と、予め
定められた判定基準値を備え、上記補正手段により補正
された上記値と、上記判定基準値とを比較することによ
って上記触媒の劣化状態を判定する判定手段と、を備え
たことを特徴とする触媒劣化診断システムが提供され
る。
【００１８】なお、上記各態様においては、上記物理量
とは、触媒の温度であり、上記状態量としては、吸気
量、燃料噴射量、エンジン回転速度のうちのすくなくと
も一つを含んでもよい。
【００１９】
【作用】第１の態様の作用について説明する。
【００２０】状態検出手段は、検出対象部分の温度と、
相関を有する状態量について、その値を検出する。推定
手段は、上記状態検出手段の検出結果に基づいて、上記
対応情報を参照することによって、上記検出対象部分の
温度を推定する。
【００２１】第３態様の作用について説明する。
【００２２】指標手段は、上記触媒の劣化状態判定に用
いられる指標（例えば、転換効率）の値（以下、”指標
値”という）を求める。触媒状態推定手段は、上記触媒
の触媒能に影響を与える物理量（例えば、温度）につい
て、上記指標手段が上記指標値を求めた時の状態を推定
する。補正手段は、上記物理量について予め定められた
基準状態における指標値となるように、上記触媒状態推
定手段の推定結果を用いて、上記指標手段の求めた指標
値を補正する。判定手段は、上記補正手段により補正さ
れた上記指標値と、上記判定基準値とを比較することに
よって上記触媒の劣化状態を判定する。
【００２３】第４態様の作用について説明する。
【００２４】指標手段は、上記触媒の劣化状態判定に用
いられる指標（例えば、転換効率）の値（以下、”指標
値”という）を求める。触媒状態推定手段は、上記触媒
の触媒能に影響を与える物理量（例えば温度）につい
て、上記指標手段が上記指標値を求めた時の状態を推定
する。判定手段は、指標手段の求めた上記指標値と、上
記判定基準値とを比較することによって上記触媒の劣化
状態を判定する。この時、判定手段は、上記触媒状態推
定手段の求めた上記物理量の値が該予め決められた範囲
にあった場合に限り、該判定を行う。
【００２５】上記第３、第４の態様における上記触媒状
態推定手段の作用について説明する。運転状況検出手段
は、上記物理量と相関を有する上記エンジンの状態量
（例えば、吸気量、燃料噴射量、エンジン回転速度）に
ついて、その値を検出する。演算手段は、上記運転状況
検出手段の検出結果に基づき記憶手段に格納されている
対応情報を参照することによって、物理量（温度）の状
態を決定する。
【００２６】第５の態様の作用について説明する。
【００２７】指標手段は、触媒の劣化状態判定に用いら
れる指標の値（以下、”指標値”という）を求める。運
転状況検出手段は、上記触媒の触媒能に影響を与える物
理量と相関を有する上記エンジンの状態量について、そ
の値を検出する。補正手段は、上記物理量について予め
定められた基準状態における指標値となるように、上記
運転状況検出手段の検出結果を用いて、上記指標手段の
求めた指標値を補正する。判定手段は、補正手段により
補正された上記指標値と、上記判定基準値とを比較する
ことによって上記触媒の劣化状態を判定する。
【００２８】第６の態様の作用について説明する。
【００２９】指標手段は、上記触媒の劣化状態判定に用
いられる指標の値（以下、”指標値”という）を求め
る。運転状況検出手段は、上記触媒の触媒能に影響を与
える物理量と相関を有する上記エンジンの状態量につい
て、その値を検出する。判定手段は、指標手段の求めた
上記指標値と、上記判定基準値とを比較することによっ
て上記触媒の劣化状態を判定する。判定手段は、上記運
転状況検出手段の検出した値が該予め決められた範囲に
あった場合に限り、該判定を行う。
【００３０】第７の態様の作用について説明する。
【００３１】指標手段は、上記触媒の劣化状態を反映し
た指標の値（以下、”指標値”という）を求める。運転
状況検出手段は、上記触媒の触媒能に影響を与える物理
量と相関を有する上記エンジンの状態量について、その
値を検出する。補正手段は、上記指標について予め定め
られた基準状態における値となるように、上記指標手段
の求めた指標値を用いて、上記運転状況検出手段の求め
た値を補正する。判定手段は、上記補正手段により補正
された上記値と、上記判定基準運転状況とを比較するこ
とによって上記触媒の劣化状態を判定する。
【００３２】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００３３】まず、最初に、本実施例の触媒診断システ
ムの適用の対象となるエンジンシステムの概要を図１を
用いて説明する。ただし、本発明の適用対象は、該エン
ジンに限定されるものではない。
【００３４】エンジン２には、空気を取り入れるための
吸気管３０と、燃焼後のガスを排気ガスとして排出する
ための排気管３２とが取り付けられている。排気管３２
には、途中、触媒コンバ−タ４が設けられている。該触
媒コンバ−タ４には、排気ガス中の未燃炭化水素（Ｈ
Ｃ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質を除去するた
めの触媒４０が格納されている。該触媒４０としては、
一般的には、三元触媒が使用されることが多いがこれに
限定されるものではない。触媒の出口側には、温度セン
サ１６が設けられている。また、エンジン２には、吸気
管３０を通じて取り入れられる空気中に燃料を噴射して
混合気とするための燃料噴射装置１２が取り付けられて
いる。
【００３５】さらに、該エンジンシステムを制御するた
め、上記各部にはその状態を検出するための各種センサ
が設置されている。例えば、吸気管３０には吸入空気量
を検出するための流量センサ１７が、また、エンジン２
にはエンジン回転数を検出するための回転数センサ１８
が設けられている。
【００３６】吸気管３０を通じて取り入れられた空気
と、燃料噴射装置１２によって燃料が噴射された燃料と
は、混合気となってエンジン２のシリンダ内で燃焼さ
れ、その後は、排気管３２を通って排気ガスとして排出
される。排気ガス中の未燃炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化
物（ＮＯｘ）等は、該触媒コンバ−タ４に格納されてい
る触媒４０により処理される。
【００３７】本実施例の触媒診断システムを説明する。
【００３８】従来技術の説明でも述べたとおり、転換効
率は触媒の温度により変化するため、触媒の温度状態を
予め規定した上で転換効率の算出を行う必要がある。と
ころで、エンジン作動中における触媒４０の温度は、基
本的には排気ガスから受け取る熱量に応じて変化するも
のである。本実施例はこの点に着目し、エンジン２の運
転状態を示す上記各種センサ（流量センサ１７、回転数
センサ１８等）の出力信号や燃料噴射装置１２の燃料噴
射パルス幅Ｔpを監視し、その値を用いて所定の演算を
行うことによって、概略ではあるが触媒４０の温度状態
を推測する点に特徴を有するものである。また、この推
測結果に従って、触媒劣化診断の補正あるいは診断中止
を行う点に特徴を有するものである。
【００３９】なお、本明細書中、”転換効率”とは、下
記数１で定義されるものを言う。また、”劣化度”と
は、下記数２で定義されるものを言う。
【００４０】
【数１】
【００４１】
【数２】
【００４２】以下、具体的に説明する。
【００４３】この触媒診断システムは、診断装置８と、
エンジン２の運転状態を検出するための各種センサと、
酸素センサ６ａ，６ｂとから主に構成されている（図１
参照）。
【００４４】酸素センサ６ａ，ｂは、排気ガス中の酸素
濃度を検出するもので、本実施例においては、ジルコニ
アを採用している。但し、材質はこれに限定されるもの
ではない。酸素センサ６ａは、触媒４０による処理前の
排気ガス中の酸素濃度を検出するため、触媒コンバ−タ
４の入り口部に設置されている。一方、酸素センサ６ｂ
は触媒４０による処理後の排気ガス中の酸素濃度を検出
するため、出口部に設置されている。
【００４５】運転状態を検出するためのセンサとして
は、吸気量を検出するセンサ、エンジン２の回転数を検
出するセンサなどがある。但し、これらについては、上
述の流量センサ１７、回転数センサ１８等をそのまま流
用することができるため、新たに設ける必要はない
（注：エンジン２等がこれらを有していない場合には、
当然ながら、新たに設ける必要がある）。
【００４６】診断装置８は、図２に示すとおり、触媒状
態推定手段８０と、転換効率算出手段８２と、判定手段
８４とを内部的に有している。
【００４７】触媒状態推定手段８０は、流量センサ１７
の出力信号を用いて所定の演算を行うことによって、触
媒４０の温度状態を推定するものである。本実施例にお
いては、流量センサ１７の出力信号に基づいて該推定を
行っているが、これ以外にも、燃料噴射装置１２による
燃料噴射パルス幅Ｔp（注：燃料噴射装置は、一般に、
燃料噴射パルス幅を調整することによって燃料噴射量を
調整しているからである。）、回転センサ１８の出力信
号、自動車の速度等を用いても該推定を行うことができ
る。なお、該触媒温度推定の手法については、後ほど詳
細に説明する。
【００４８】転換効率算出手段８２は、触媒４０が有害
物質を無害の物質に転換する転換効率を算出するもので
ある。この転換効率の算出は、酸素センサ６ａ，６ｂの
出力信号を用いて行うものであるが、その算出方法自体
は本実施例の特徴ではなく、また既に公知の技術である
ためここでは特に説明しない。該算出方法としては、例
えば、特願平３−３３８２２０号に記載されているもの
を適用することができる。なお、本発明における転換効
率算出のための計算方法は、これに限定されるものでは
なく、他の方法によって転換効率を算出してもよい。
【００４９】さらに、該転換効率算出手段８２は、酸素
濃度の実測デ−タを用いて転換効率を算出するだけでな
く、その時の触媒４０の温度に応じてその算出値を補正
する機能を有している。該補正方法についても後ほど詳
細に説明する。
【００５０】判定手段８４は、触媒を交換しなければな
らない劣化の限界を示す基準限界値Ｃstを予め有してい
る。そして、該基準限界値Ｃstと、転換効率算出手段８
２の算出結果（＝転換効率あるいはその補正値）とを比
較することによって、触媒劣化状態の判定を行うもので
ある。判定の結果、触媒の交換が必要ありと診断された
場合には、後述する報知手段１４を作動させて運転者に
警告を発する機能を有している。また、転換効率算出手
段８２から診断不可能との知らせを受けている場合（あ
るいは、触媒状態推定手段８０により推定された温度が
予め設定された温度よりも低い場合（注：後述の領域I
に相当する）には、該判定を行わない。
【００５１】なお、ここでいう”触媒を交換しなければ
ならない劣化の限界”とは、一律に定められた転換効率
の下限を意味するものではなく、”少なくとも、法律に
より定められた排気ガス濃度規制を満たすことのできる
状態にまで排気ガスを浄化することのできる劣化の限
界”を意味するものである。すなわち、該劣化の限界
は、触媒コンバ−タ４の容量との関係によって各エンジ
ンシステムごとに定められるものである。従って、予め
容量の極めて大きな触媒コンバ−タ４を備えている場合
には、転換効率が極めて低下しても（例えば、転換効率
が１０％となっても、）触媒４０を交換する必要がある
と判定されるとは限らない。また、逆に、容量的にほと
んど余裕のない触媒コンバ−タ４を使用している場合に
は、転換効率がわずかに低下しただけでも（例えば、転
換効率が９０％になっただけでも）、交換の必要がある
と判定されうる。但し、判定の基準はこれに限定される
ものではなく一律に定めた転換効率の値との関係におい
てこの判断を行っても構わない。しかし、この場合で
も、上記排気ガス濃度規制を満たしている必要があるこ
とは言うまでもない（注：これは、法律的、環境保全的
な観点からのものであって、本発明の技術的な観点から
のものでないことはいうまでもない。）。
【００５２】なお、転換効率は温度に応じて変化するも
のであるため、該基準限界値Ｃstとの比較も、当然なが
ら該基準限界値Ｃst設定の前提となったある特定の温度
（以下”判定基準温度Ｔｓ”という）において行う必要
がある。従って、該判定手段８４は、該基準限界値Ｃst
ととともに、該判定基準温度Ｔｓをも有している。
【００５３】実際の診断装置８は、マイクロコンピュ−
タ等の演算回路およびメモリと、これに格納された各種
プログラム等により構成されている。
【００５４】報知手段１４は、触媒４０の交換の必要が
ある場合に、アラ−ム音や警告ランプ等によってその旨
を運転者に知らせるためのものである。
【００５５】以下、触媒状態推定手段８０によってなさ
れる温度状態の推定の演算について詳細に説明する。
【００５６】吸入空気流量と、触媒温度との関係は、概
ね図３に示すように、吸入空気流量が増える従って、触
媒温度が高くなるといったものになっている。これは、
触媒の温度は、排気ガスの温度および流量等（すなわ
ち、エンジン内における燃焼量、あるいは、発熱量）に
応じて変化するものであり、さらに、該燃焼量等は吸入
空気流量に対応するものだからである。
【００５７】触媒状態推定手段８０は、あらかじめ定め
られた一定時間における空気流量の平均値と、触媒４０
の温度との関係を示す温度マップ８００をあらかじめ有
している。
【００５８】そして、触媒状態推定手段８０は、流量セ
ンサ１７の出力値を用いて、過去一定時間（注：該一定
時間は、言うまでもなく、上記温度マップ８００作成の
際に、空気流量の平均値算出の対象とした時間と同じ長
さである。）内における空気流量の平均値を算出する。
そして、上記温度マップを参照して、算出した平均値と
対応づけられている温度を、その時の触媒４０の温度と
して推定する。
【００５９】この場合の、平均値算出の対象となる時間
の長さは、触媒４０の熱容量や、比熱、エンジンの排気
量等との関係から、個々のエンジンシステム毎に決定さ
れるものである。これは、触媒４０の温度は、触媒４０
に蓄積された熱の量によって規定されるものであり、該
蓄熱量は、触媒４０に流入・流出する熱量の大きさおよ
び、その流出量と流入量と差や比等によって決定される
ものだからである。
【００６０】次に、触媒状態推定手８０の推定した温度
を用いた、転換効率の算出・補正について説明する。図
４に示したとおり、触媒４０はその温度領域によって触
媒活性の変化の様子が大きく異なっている。温度Ｔx2以
上の領域においては、触媒４０はその活性を十分に発揮
しており、その活性の大きさは温度にほとんど関係なく
一定となっている。温度Ｔx1以下の領域において触媒４
０はその活性をほとんど呈さない。また、温度Ｔx1と温
度Ｔx2との間の領域においては、温度に対応してその活
性が大きく変化している。
【００６１】従って、転換効率算出手段８２は、触媒４
０の温度が上記三つの領域のいずれの領域にあるかに応
じて、異なった処理を行う。なお、温度Ｔx1，Ｔx2の具
体的値は、触媒４０の種類により異なるが、Ｔx1は350
℃付近、Ｔx2は450℃付近になるものが多い。
【００６２】温度がＴx2以上の領域IIIにおいては、そ
の時の実測デ−タを用いて得られた転換効率（注：上述
したとおり、該転換効率算出方法については本発明の特
徴でないため、ここでの詳細な説明は省略する。）をそ
のまま判定手段８４に出力する。
【００６３】温度がＴx1以下の領域Iにおいては、触媒
活性をほとんど呈しておらず、このような状態での測定
デ−タを用いて転換効率や劣化度を診断するのは適当で
ない。そのため、この場合には診断不可能とみなしてそ
の旨を判定手段８４に出力する。
【００６４】温度がＴx1とＴx2との間の領域IIにあると
きには、実測デ−タに基づいて算出した転換効率を、
（判定手段８４の有する）基準限界値Ｃst設定の前提と
なった判定基準温度Ｔｓにおける値に補正した上で、補
正後の値を判定手段８４に出力する。
【００６５】補正は、上記算出した転換効率に補正係数
をかけることにより行う。例えば、触媒状態推定手段８
０により推定された温度がＴxx、転換効率算出手段８２
が実測デ−タに基づいて算出した転換効率がＣxxで有っ
た場合を考える（注：これは図５における、点Ｐの位置
に該当する）。この場合、下記数３に示すとおり、Ｃxx
に、該温度Ｔxxにおける補正係数Ｋxxをかけることによ
って得られた値Ｃxsを、判定基準温度Ｔｓにおける転換
効率（つまり、点Ｐ’）として判定手段８４に出力する
（図５参照）。なお、図５中、触媒の転換効率変化を示
す曲線ｍを示しているが、これは、単に説明を判り易く
するためであり、診断装置８は該曲線ｍ全体のデ−タを
有しているわけではない。
【００６６】
【数３】Ｃxs＝Ｃxx・Ｋxx 補正係数Ｋは、経験的なデ−タをもとにして設定される
ものであり、転換効率算出手段８２があらかじめ有して
いる（図６参照）。該補正係数を示す線分ｎの傾き等
は、本来的には、触媒４０の劣化状態に応じて変更しな
ければ正確な補正はできない。しかし、未劣化状態と触
媒の交換が必要な劣化状態との中間程度の劣化状態を前
提とした補正係数を設定しておけば、実用上の問題は少
ない。なお、該図６においては、補正係数を直線的に示
しているが、これに限定されないことは言うまでもな
い。上述したとおり、経験的なデ−タに基づいて、最適
なものとする。
【００６７】本実施例においては、判定手段８４による
判定の際に、領域IIIと領域IIとで、同じ基準限界値Ｃs
tを用いて判定できるようにするために、判定基準温度
Ｔｓを、温度Ｔｘ２と同じ値としている。
【００６８】領域IIIにおいて、実測デ−タのみに基づ
いて算出した転換効率を補正することなくそのまま出力
しているのは、補正係数が１である状態と考えることも
できる。従って、補正係数を図７のごとく定義しておけ
ば、領域IIと領域IIIとをなんら区別することなく処理
をすることができる。さらには、このように領域IIIに
ついても補正を行う場合には、判定基準温度Ｔsと、温
度Ｔx2とを一致させていなくても、基準限界値Ｃstは１
種類のみでよい。補正係数の設定の仕方によっては、領
域IIIにおける算出値についても、判定基準温度Ｔsにま
で補正することができるからである（注：この場合に
は、補正係数は領域IIIにおいて１よりも小さくなる。
図８参照）。
【００６９】補正方法は、この方法に限定されるもので
はなく、例えば、経験的にえられる近似式を用いて補正
を行うようにしてもよい。
【００７０】さらには、転換効率の補正を行う代わり
に、該領域IIにおける温度と（触媒４０が劣化していな
い状態での）転換効率との関係をマップとして備え、該
マップを参照することにより、触媒状態推定手段８０推
定した温度における転換効率を読み取るようにしてもよ
い。この場合には、判定手段８４は、該マップから読み
取った転換効率と、転換効率算出手段８２が算出した転
換効率とを比較することになる。このようにすれば、処
理速度を高めることができるとともに、より正確な判定
を行うことができるという利点がある。
【００７１】あるいは、領域IIIにおいてのみ判定手段
８４による判定を行い、領域Iおよび領域IIにおいて
は、判定を中止することとすれば、このような補正を行
う必要はない。
【００７２】本実施例においては、触媒４０の温度の推
定を、吸入空気流量の値を用いて行ったが、上述したと
おり、過去一定時間における燃料噴射量の平均値（これ
は、例えば、燃料噴射パルス幅Ｔpを用いて計算するこ
とにより容易に知ることができる。）や、過去一定時間
におけるエンジン２の回転速度の平均（これは、回転セ
ンサ１８の出力信号として容易に知ることができる。）
を用いても同様に推定を行うことができる。さらには、
自動車の速度とギアの種類とを総合的に考慮することに
よっても可能である。
【００７３】例えば、燃料噴射量と、触媒温度との関係
は図９のごとく、一定時間における燃料噴射量が多いほ
ど触媒４０の温度が高くなる。また、エンジン２の回転
速度と、触媒温度との関係も、図１０のごとく、回転速
度が高くなるほど触媒４０の温度が高くなる。このよう
な傾向が見られるのは、吸入空気流量の場合と同様に、
これらの値が、燃焼室内における燃焼量とある程度対応
関係を有するからである。なお、言うまでもなく、図
９、図１０は、上記実施例における図３に対応するもの
であり、触媒温度の推定、転換効率の補正等は同様の手
法を適用可能である。
【００７４】上述の説明においては、過去一定時間にお
ける平均値を用いて温度の推定を行っていたが、過去一
定時間内における、総吸入空気量（あるいは、総燃料噴
射量、総回転数）を求めて、この総吸入空気量等の値を
そのまま用いて触媒４０の温度を推定しても原理的には
同じことである。この場合には、平均値を算出する演算
が不要となるため、処理速度が早くなる。
【００７５】また、運転状況が極めて定常的である場合
や、エンジンが作動している状態においてはほとんど領
域IIIに達しているようなエンジンシステムにおいて
は、上述の如き平均値の算出といった処理を行うまでも
なく、時間を計測することなく、単に吸入空気量を積算
し、該積算値があらかじめ定めた一定値に達した時点
で、触媒の診断を行うこととしても十分である。
【００７６】上記実施例においては、転換効率の大きさ
を判断することによって、触媒の交換が必要であるか否
かを判定するものであった。しかし、これとは逆に、転
換効率が判定基準転換効率Ｃsをとっている状態におけ
る、触媒温度の値を見ることによって、判定することも
可能である。転換効率の値が判定基準転換効率Ｃｓと等
しい状態において、触媒状態推定手段８０により推定さ
れた触媒温度が基準限界温度Ｔstよりも高い場合には、
触媒の交換が必要と判断する。なお、判定基準転換効率
Ｃsとは、上記実施例における判定基準温度Ｔsに相当す
る役割を果たすものである。また、基準限界温度Ｔstと
は、上記実施例における転換効率の基準限界値Ｃstに相
当する役割を果たすものである。
【００７７】転換効率算出手段８２が実測デ−タに基づ
いて算出した転換効率の値Ｃyyが、上記判定基準転換効
率Ｃsとは異なっている場合には、上記実施例と同様の
手法を用いて補正を行う。そして、判定手段は、該補正
によって得られた温度Ｔysと基準限界温度Ｔstとを比較
して判定を行う。
【００７８】以上説明したとおり上記実施例において
は、温度計を追加することなく触媒の温度を知ることが
できる。また、転換効率の算出値を触媒の温度に応じて
補正を行った上で、触媒劣化状態の判定を行っているた
め、正確な診断を行うことができる。
【００７９】なお、触媒状態推定手段による温度推定の
手法は、触媒の温度推定のみならず、エンジン自身やエ
ンジンの排気系各部の温度を推定する際に、広く適用可
能である。また、温度推定の際に、吸気量、燃料噴射量
等を総合的に含めて推定するようにすれば、温度推定の
精度が高まる。
【００８０】本発明は上記転換効率を用いた場合に限ら
ず、触媒の劣化状態を反映したなんらかのパラメ−タ等
を用いて診断を行う場合にも適用可能である。但し、上
記補正の方法も当該パラメ−タに応じて変更等する必要
があることは言うまでもない。 上記実施例において
は、流量センサ１７等の検出したエンジンの運転状況に
基づいて触媒の温度を推定し、該推定した温度にもとづ
いて判定実行の可否、転換効率の補正等を行っている。
しかし、実際の装置においては、このように温度という
パラメ−タを間に挾むことなく、各種センサの検出した
エンジンの運転状況を直接用いて、判定実行の可否、転
換効率の補正等を行うこととしても構わない。例えば、
過去一定時間における吸気量の平均値がある値以下であ
れば、判定を中止することとしてもよい。
【００８１】
【発明の効果】本発明によれば、温度計を使用すること
なく、触媒の温度を知ることができる。また、算出した
転換効率を修正した後、劣化状態の判定を行っているた
め、診断が正確である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】診断装置８の内部構成を示す説明図である。
【図３】吸入空気流量と触媒温度との一般的な関係を示
す図である。
【図４】触媒温度と、転換効率との関係を示す図であ
る。
【図５】転換効率修正の概念を示す図である。
【図６】転換効率修正に使用する補正係数を示す図であ
る。
【図７】補正係数の他の例を示す図である。
【図８】補正係数の他の例を示す図である。
【図９】燃料噴射量と触媒温度との一般的な関係を示す
図である。
【図１０】回転速度と触媒温度との一般的な関係を示す
図である。
【図１１】触媒温度の高さに基づいて、触媒の劣化状態
を判定する例を示す図である。
【図１２】触媒活性の温度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
２…エンジン、 ４…触媒コンバ−タ、 ６…酸素セン
サ、 ８…診断装置、１２：燃料噴射装置、１４：報知
手段、１８：回転数センサ、 ３０…吸気管、 ３２：
排気管、 ４０：触媒、 ８０：触媒状態推定手段、
８２：転換効率算出手段、 ８４：判定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 一也 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】温度検出の対象となる部分（以下、”検出
    対象部分”という）の温度と相関を有する状態量につい
    て、その値を検出する状態検出手段と、 上記状態検出手段の検出結果と、上記検出対象部分の温
    度と、の対応関係を示す対応情報をあらかじめ記憶した
    記憶手段と、 上記状態検出手段の検出結果に基づいて、上記対応情報
    を参照することによって、上記検出対象部分の温度を推
    定する推定手段と、 を有することを特徴とする温度推定装置。
  2. 【請求項２】エンジンの排気ガスを浄化する触媒の温度
    を推定する温度推定装置において、 上記状態量は、吸気量、燃料噴射量、エンジン回転数の
    うちのすくなくとも一つを含むこと、 を特徴とする請求項１記載の温度推定装置。
  3. 【請求項３】エンジンの排気ガスを浄化する触媒の温度
    と、該触媒の温度と相関を有する状態量の値との対応関
    係を予め記憶しておき、 上記状態量の実際の値を検出して、該検出値と上記記憶
    した対応関係とを比較することによって、上記触媒の温
    度を推定すること、 を特徴とする触媒温度推定方法。
  4. 【請求項４】触媒の劣化状態を診断する触媒劣化診断シ
    ステムにおいて、 上記触媒の劣化状態判定に用いられる指標の値（以
    下、”指標値”という）を求める指標手段と、 上記触媒の触媒能に影響を与える物理量について、上記
    指標手段が上記指標値を求めた時の状態を推定する触媒
    状態推定手段と、 上記指標手段の求めた指標値を、上記物理量について予
    め定められた基準状態における値となるように、上記触
    媒状態推定手段の推定結果を用いて、補正を行う補正手
    段と、 予め定められた判定基準値を備え、上記補正手段により
    補正された上記指標値と、上記判定基準値とを比較する
    ことによって上記触媒の劣化状態を判定する判定手段
    と、 を備えたことを特徴とする触媒劣化診断システム。
  5. 【請求項５】触媒の劣化状態を診断する触媒劣化診断シ
    ステムにおいて、 上記触媒の劣化状態判定に用いられる指標の値（以
    下、”指標値”という）を求める指標手段と、 上記触媒の触媒能に影響を与える物理量について、上記
    指標手段が上記指標値を求めた時の状態を推定する触媒
    状態推定手段と、 予め定められた判定基準値を備え、指標手段の求めた上
    記指標値と、上記判定基準値とを比較することによって
    上記触媒の劣化状態を判定する判定手段と、を備え、 上記判定手段は、上記物理量について予め決められた範
    囲を備え、上記触媒状態推定手段の求めた上記物理量の
    値が該予め決められた範囲にあった場合に限り、上記判
    定を行うこと、 を特徴とする触媒劣化診断システム。
  6. 【請求項６】エンジンの排気ガス中の有害物質を除去す
    る触媒について、その劣化状態を診断するための触媒劣
    化診断システムにおいて、 上記触媒状態推定手段は、 上記物理量と相関を有する上記エンジンの状態量につい
    て、その値を検出する運転状況検出手段と、 上記状態量の値と、上記物理量の値と、の相関関係を示
    した対応情報を記憶した記憶手段と、 上記運転状況検出手段の検出結果に基づき上記対応情報
    を参照することによって、上記物理量の値を決定する演
    算手段と、 を含んで構成されることを特徴とする請求項４または５
    記載の触媒劣化診断システム。
  7. 【請求項７】エンジンの排気ガス中の有害成分を除去す
    る触媒について、その劣化状態を診断する触媒劣化診断
    システムにおいて、 上記触媒の劣化状態判定に用いられる指標の値（以
    下、”指標値”という）を求める指標手段と、 上記触媒の触媒能に影響を与える物理量と相関を有する
    上記エンジンの状態量について、その値を検出する運転
    状況検出手段と、 上記指標手段の求めた指標値を、上記物理量について予
    め定められた基準状態における値となるように、上記運
    転状況検出手段の検出結果を用いて、補正を行う補正手
    段と、 予め定められた判定基準値を備え、上記補正手段により
    補正された上記指標値と、上記判定基準値とを比較する
    ことによって上記触媒の劣化状態を判定する判定手段
    と、 を備えたことを特徴とする触媒劣化診断システム。
  8. 【請求項８】エンジンの排気ガス中の有害成分を除去す
    る触媒の劣化状態を診断する触媒劣化診断システムにお
    いて、 上記触媒の劣化状態判定に用いられる指標の値（以
    下、”指標値”という）を求める指標手段と、 上記触媒の触媒能に影響を与える物理量と相関を有する
    上記エンジンの状態量について、その値を検出する運転
    状況検出手段と、 予め定められた判定基準値を備え、上記指標手段の求め
    た上記指標値と、上記判定基準値とを比較することによ
    って上記触媒の劣化状態を判定する判定手段と、を備
    え、 上記判定手段は、上記状態量の値について予め決められ
    た範囲を備え、上記運転状況検出手段の検出した値が該
    予め決められた範囲にあった場合に限り、上記判定を行
    うこと、 を特徴とする触媒劣化診断システム。
  9. 【請求項９】エンジンの排気ガス中の有害成分を除去す
    る触媒について、その劣化状態を診断する触媒劣化診断
    システムにおいて、 上記触媒の劣化状態を反映した指標の値（以下、”指標
    値”という）を求める指標手段と、 上記触媒の触媒能に影響を与える物理量と相関を有する
    上記エンジンの状態量について、その値を検出する運転
    状況検出手段と、 上記運転状況検出手段の求めた値を、上記指標について
    予め定められた基準状態における値となるように、上記
    指標手段の求めた指標値を用いて、補正する補正手段
    と、 予め定められた判定基準値を備え、上記補正手段により
    補正された上記値と、上記判定基準値とを比較すること
    によって上記触媒の劣化状態を判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とする触媒劣化診断システム。
  10. 【請求項１０】上記物理量とは、触媒の温度であり、 上記状態量としては、吸気量、燃料噴射量、エンジン回
    転速度のうちのすくなくとも一つを含むこと、 を特徴とする請求項６、７、８または９記載の触媒劣化
    診断システム。
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