JP2002256856A - Device for detecting deterioration of exhaust emission control catalyst - Google Patents

Device for detecting deterioration of exhaust emission control catalyst

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JP2002256856A
JP2002256856A JP2001061334A JP2001061334A JP2002256856A JP 2002256856 A JP2002256856 A JP 2002256856A JP 2001061334 A JP2001061334 A JP 2001061334A JP 2001061334 A JP2001061334 A JP 2001061334A JP 2002256856 A JP2002256856 A JP 2002256856A
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JP
Japan
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catalyst
sensor
exhaust gas
deterioration
exhaust
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Withdrawn
Application number
JP2001061334A
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Japanese (ja)
Inventor
Kojiro Okada
公二郎 岡田
Yasuki Tamura
保樹 田村
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the deterioration condition of an exhaust emission control catalyst with a high degree of accuracy regardless of the type thereof in a deterioration detecting device therefor. SOLUTION: An O2 sensor 27 is installed on an exhaust pipe 21 at the downstream side of a three-way conversion catalyst 22, and a deterioration judgment value is preset by storing the reference output value of the O2 sensor 27 in the normal state of the three-way conversion catalyst 22 when an exhaust gas is in a reduction atmosphere. When the sensor output value of the O2 sensor 27 is more than the above judgment value, it is judged that the three-way conversion catalyst 22 deteriorates.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
に設けられた少なくとも酸化機能を有する排気浄化触媒
の劣化状態を検出する排気浄化触媒の劣化検出装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for detecting deterioration of an exhaust gas purifying catalyst provided in an exhaust system of an internal combustion engine and having at least an oxidizing function.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、酸化機能を備えた排気浄化触媒と
して、白金(Pt)等の貴金属を有する三元触媒や酸化
触媒の他、リーン空燃比で運転中に排ガス中のNOxを
吸蔵または吸着(以下、単に吸蔵と称する。)し、理論
空燃比(ストイキ)またはリッチ空燃比での運転中に吸
蔵されたNOxを還元浄化する吸蔵型NOx触媒(NO
をNO2 に酸化して吸蔵する特性を有するために酸化機
能を備えた触媒)などが実用化されている。そして、こ
のような触媒が劣化して排気浄化能力が低下した場合に
は、計器盤のエンジンチェックランプを点灯する等によ
り運転者に認識させ、整備工場等で触媒交換等の措置を
とる必要がある。
2. Description of the Related Art Recently, in addition to a three-way catalyst and an oxidation catalyst having a noble metal such as platinum (Pt) as an exhaust purification catalyst having an oxidation function, NOx in exhaust gas is stored or adsorbed during operation at a lean air-fuel ratio. (Hereinafter simply referred to as occlusion), and a storage-type NOx catalyst (NO) for reducing and purifying NOx occluded during operation at a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio.
(A catalyst having an oxidizing function because it has the property of oxidizing NO to NO 2 and occluding it) has been put to practical use. If such a catalyst is deteriorated and its exhaust purification ability is reduced, it is necessary to make the driver aware by turning on the engine check lamp on the instrument panel, etc., and to take measures such as replacing the catalyst at a maintenance shop or the like. is there.

【0003】このような排気浄化触媒の劣化状態を検出
する技術として、例えば、特開平3−74540号公報
に開示されたものがある。この公報に開示された「内燃
機関の空燃比制御装置」は、触媒の上流側に設けたO2
センサの出力に基づいて燃料供給量を補正して空燃比を
理論空燃比にフィードバック制御すると共に、触媒の下
流側に設けたリニアO2 センサの出力をモニタし、この
出力が理論空燃比から所定値以上相違した場合に触媒の
劣化を判定するものである。
As a technique for detecting such a state of deterioration of the exhaust purification catalyst, for example, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-74540. The "air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine" disclosed in Japanese is, O 2 provided on the upstream side of the catalyst
Together to correct the fuel supply amount for feedback controlling the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of the sensor, monitoring the output of the linear O 2 sensor disposed downstream of the catalyst, given the output from the stoichiometric air-fuel ratio If the difference is not less than the value, the deterioration of the catalyst is determined.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
「内燃機関の空燃比制御装置」は、フィードバック制御
により触媒の上流側の酸素濃度を理論空燃比を中心に変
動させても、触媒が正常であれば下流側の酸素濃度は大
きく変動しないが、触媒が劣化すると上流側の酸素濃度
変化に追従して触媒下流側の酸素濃度も大きく変動する
現象に着目したものである。この現象は触媒の有する酸
素ストレージ機能に起因するものであり、十分な酸素ス
トレージ機能が維持されている状態では、酸化雰囲気で
酸素を吸着して還元雰囲気で酸素を放出するため、触媒
の正常時は酸素ストレージ機能により下流側の酸素濃度
の変動は少ないが、触媒が劣化して酸素ストレージ機能
が低下すると、酸素の吸着反応及び放出反応が低下する
ため、排気に連動して下流側の酸素濃度の変動が大きく
なる。
However, in this conventional "air-fuel ratio control device for an internal combustion engine", even if the oxygen concentration on the upstream side of the catalyst is changed around the stoichiometric air-fuel ratio by feedback control, the catalyst operates normally. In this case, the oxygen concentration on the downstream side does not fluctuate greatly, but when the catalyst is deteriorated, the oxygen concentration on the downstream side of the catalyst fluctuates greatly following the change in the oxygen concentration on the upstream side. This phenomenon is due to the oxygen storage function of the catalyst.In a state where the sufficient oxygen storage function is maintained, oxygen is adsorbed in an oxidizing atmosphere and released in a reducing atmosphere. Oxygen storage function causes little change in downstream oxygen concentration.However, if the catalyst deteriorates and the oxygen storage function decreases, the oxygen adsorption and release reactions decrease. Fluctuates greatly.

【0005】即ち、この従来技術では、触媒において主
にセリア等の添加剤の劣化による酸素ストレージ機能の
低下を検出することで、間接的に触媒の劣化を判定して
いる。しかしながら、この酸素ストレージ機能は、触媒
により浄化作用を補助するものでしかないため、触媒に
よる浄化反応の低下を的確に判定することはできないと
いう問題がある。
That is, in this prior art, the deterioration of the catalyst is indirectly determined by detecting the deterioration of the oxygen storage function of the catalyst mainly due to the deterioration of additives such as ceria. However, this oxygen storage function only assists the purifying action by the catalyst, so that there is a problem that it is not possible to accurately judge the decrease of the purifying reaction by the catalyst.

【0006】また、各種の触媒の中にはこの酸素ストレ
ージ機能をほとんど有しないものがあり、この触媒に対
しては劣化判定を行うことができない。例えば、エンジ
ンに近接して排気通路に配設された三元触媒にあって
は、その下流側に設けた吸蔵型NOx触媒の還元時に還
元剤としてのCOが酸化されるのを防止するために、酸
素ストレージ機能が低くなるようにセリア等の添加剤の
含有量が抑制あるいは除去されている。そのため、この
ような酸素ストレージ機能を有していない三元触媒に対
しては適正な劣化判定を行うことができないという問題
がある。
[0006] Some of the various catalysts hardly have the oxygen storage function, and therefore, it is impossible to judge the deterioration of the catalyst. For example, in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage close to an engine, in order to prevent CO as a reducing agent from being oxidized when a storage-type NOx catalyst provided downstream thereof is reduced. In addition, the content of additives such as ceria is suppressed or removed so that the oxygen storage function is reduced. Therefore, there is a problem that an appropriate deterioration determination cannot be performed for such a three-way catalyst having no oxygen storage function.

【0007】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、触媒の種類に拘らず劣化状態を高精度に検出可
能とした排気浄化触媒の劣化検出装置を提供することを
目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a device for detecting deterioration of an exhaust purification catalyst capable of detecting a deterioration state with high accuracy regardless of the type of catalyst.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明の排気浄化触媒の劣化検出装置では、内燃機
関の排気通路に少なくとも酸化能力を有する排気浄化触
媒を設け、この排気浄化触媒の下流側に酸素濃度センサ
を設け、記憶手段が所定運転状態における排気浄化触媒
正常時の酸素濃度センサの基準出力を記憶し、劣化判定
手段がこの所定運転状態において酸素濃度センサの出力
と基準出力とを比較して排気浄化触媒の劣化を判定する
ようにしている。
In order to achieve the above object, in the exhaust gas purifying catalyst deterioration detecting device according to the present invention, an exhaust gas purifying catalyst having at least an oxidizing ability is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine. The storage means stores the reference output of the oxygen concentration sensor when the exhaust gas purifying catalyst is normal in the predetermined operation state, and the deterioration determination means stores the output of the oxygen concentration sensor and the reference output in the predetermined operation state. Are compared to determine the deterioration of the exhaust purification catalyst.

【0009】従って、酸素濃度センサは、一般的に、水
素の存在下ではセンサ出力特性が実際の酸素濃度に対し
て低酸素濃度側にシフトする現象が発生するが、この酸
素濃度センサの上流側には少なくとも酸化能力を有する
排気浄化触媒が設けられているため、排気浄化触媒が正
常であれば、酸素濃度センサに酸化対象成分、例えば、
水素が到来しないので、センサ出力特性にシフト現象は
発生しない。これに対して排気浄化触媒の酸化能力が低
下すると、酸素濃度センサに多くの酸化対象成分が到達
することとなり、このシフト現象が発生する。そのた
め、所定運転状態における排気浄化触媒正常時の酸素濃
度センサの基準出力を記憶しておき、この所定運転状態
において酸素濃度センサの出力とこの基準出力とを比較
すれば、排気浄化触媒が劣化しているかどうかを判定で
きる。これにより、排気浄化触媒の排気浄化能力に直接
関連する触媒の酸化能力の低下を精度良く検出すること
ができ、触媒の劣化を的確に判定することができる。ま
た、単一の酸素濃度センサでも排気浄化触媒の的確な劣
化判定が可能となり、劣化判定のための構成が簡素化で
きる。更に、排気浄化触媒の酸素ストレージ能力の低下
を検出して劣化検出するものではないため、酸素ストレ
ージ能力ほとんど有していない排気浄化触媒に対して
も、有効に劣化を検出することができる。
Therefore, in the oxygen concentration sensor, in general, a phenomenon occurs in which the sensor output characteristic shifts to the low oxygen concentration side with respect to the actual oxygen concentration in the presence of hydrogen. Since an exhaust purification catalyst having at least an oxidizing ability is provided, if the exhaust purification catalyst is normal, the oxygen concentration sensor supplies an oxidation target component, for example,
Since no hydrogen arrives, no shift phenomenon occurs in the sensor output characteristics. On the other hand, when the oxidation ability of the exhaust purification catalyst is reduced, many components to be oxidized reach the oxygen concentration sensor, and this shift phenomenon occurs. Therefore, the reference output of the oxygen concentration sensor when the exhaust gas purification catalyst is normal in the predetermined operation state is stored, and when the output of the oxygen concentration sensor is compared with this reference output in the predetermined operation state, the exhaust gas purification catalyst is deteriorated. Can be determined. This makes it possible to accurately detect a decrease in the oxidizing ability of the catalyst, which is directly related to the exhaust purification ability of the exhaust purification catalyst, and to accurately determine the deterioration of the catalyst. In addition, accurate determination of deterioration of the exhaust gas purification catalyst is possible even with a single oxygen concentration sensor, and the configuration for determining deterioration can be simplified. Further, since deterioration is not detected by detecting a decrease in the oxygen storage capacity of the exhaust purification catalyst, the deterioration can be effectively detected even for an exhaust purification catalyst having almost no oxygen storage capacity.

【0010】なお、好ましい態様として、所定運転状態
とは、排気浄化触媒に流入する排気がストイキまたは還
元雰囲気、例えば、排気中の水素濃度が高い特定運転状
態であるときに劣化判定を実行することで、的確に触媒
劣化を判定できる。
In a preferred embodiment, the predetermined operating condition is that the deterioration determination is performed when the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is in a stoichiometric or reducing atmosphere, for example, in a specific operating condition in which the concentration of hydrogen in the exhaust gas is high. Thus, catalyst deterioration can be accurately determined.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0012】図1に本発明の一実施形態に係る排気浄化
触媒の劣化検出装置を適用した内燃機関の排気浄化装置
の概略構成、図2にO2 センサの要部断面、図3に本実
施形態の排気浄化触媒の劣化検出装置による劣化検出制
御を表すフローチャート、図4に空燃比に対するO2
ンサの出力電圧を表すグラフを示す。
FIG. 1 is a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine to which an exhaust gas purifying catalyst deterioration detecting apparatus according to an embodiment of the present invention is applied, FIG. 2 is a sectional view of a main part of an O 2 sensor, and FIG. FIG. 4 is a flowchart showing deterioration detection control by the exhaust gas purification catalyst deterioration detection device according to the embodiment, and FIG. 4 is a graph showing the output voltage of the O 2 sensor with respect to the air-fuel ratio.

【0013】本実施形態の内燃機関(以下、エンジンと
称する。)は、例えば、燃料噴射モード(運転モード)
を切換えることで、吸気行程での燃料噴射(吸気行程噴
射モード)または圧縮行程での燃料噴射(圧縮行程噴射
モード)を実施可能な筒内噴射型火花点火式直列4気筒
ガソリンエンジンである。そして、この筒内噴射型のエ
ンジン11は、容易にして理論空燃比(ストイキ)での
運転やリッチ空燃比での運転(リッチ空燃比運転)の
他、リーン空燃比での運転(リーン空燃比運転)が実現
可能となっており、特に圧縮行程噴射モードでは、超リ
ーン空燃比での運転が可能となっている。
The internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) of the present embodiment is, for example, in a fuel injection mode (operation mode).
The in-cylinder injection type spark ignition type in-line four-cylinder gasoline engine capable of performing fuel injection in the intake stroke (intake stroke injection mode) or fuel injection in the compression stroke (compression stroke injection mode). The in-cylinder injection type engine 11 can be easily operated at a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), at a rich air-fuel ratio (rich air-fuel ratio operation), or at a lean air-fuel ratio (lean air-fuel ratio). Operation) can be realized, and in particular, in the compression stroke injection mode, operation at an ultra lean air-fuel ratio is possible.

【0014】本実施形態において、図1に示すように、
エンジン11のシリンダヘッド12には、各気筒毎に点
火プラグ13と共に電磁式の燃料噴射弁14が取付けら
れており、この燃料噴射弁14によって燃焼室15内に
燃料を直接噴射可能となっている。この燃料噴射弁14
には、図示しない燃料パイプを介して燃料供給装置(燃
料ポンプ)が接続されており、燃料タンク内の燃料が高
燃圧で供給され、この燃料を燃料噴射弁14から燃焼室
15内に向けて所定の燃圧で噴射する。この際、燃料噴
射量は燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁14の開弁
時間(燃料噴射時間)とから決定される。
In the present embodiment, as shown in FIG.
An electromagnetic fuel injection valve 14 is attached to a cylinder head 12 of the engine 11 together with an ignition plug 13 for each cylinder, and the fuel injection valve 14 enables direct injection of fuel into a combustion chamber 15. . This fuel injection valve 14
Is connected to a fuel supply device (fuel pump) via a fuel pipe (not shown). The fuel in the fuel tank is supplied at a high fuel pressure, and the fuel is directed from the fuel injection valve 14 into the combustion chamber 15. Inject at a predetermined fuel pressure. At this time, the fuel injection amount is determined from the fuel discharge pressure of the fuel pump and the valve opening time (fuel injection time) of the fuel injection valve 14.

【0015】シリンダヘッド12には、各気筒毎に略直
立方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと
連通するようにして吸気マニホールド16の一端がそれ
ぞれ接続されている。そして、吸気マニホールド16の
他端にはドライブバイワイヤ(DBW)方式の電動スロ
ットル弁17が接続されており、図示しないアクセルペ
ダルにはアクセル開度θthを検出するアクセル開度セン
サが設けられている。また、シリンダヘッド12には、
各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成されており、
各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド1
9の一端がそれぞれ接続されている。
An intake port is formed in the cylinder head 12 in a substantially upright direction for each cylinder, and one end of an intake manifold 16 is connected to communicate with each intake port. A drive-by-wire (DBW) type electric throttle valve 17 is connected to the other end of the intake manifold 16, and an accelerator pedal (not shown) is provided with an accelerator opening sensor for detecting the accelerator opening θth. Also, the cylinder head 12 has
An exhaust port is formed in a substantially horizontal direction for each cylinder,
Exhaust manifold 1 so that it communicates with each exhaust port
9 are connected to each other.

【0016】そして、エンジン11には、クランク角を
検出するクランク角センサ20が設けられており、この
クランク角センサ20はエンジン回転速度Neを検出可
能となっている。なお、上述した筒内噴射型エンジン1
1は既に公知のものであり、その構成の詳細については
ここでは説明を省略する。
The engine 11 is provided with a crank angle sensor 20 for detecting a crank angle, and the crank angle sensor 20 can detect an engine rotation speed Ne. The above-described in-cylinder injection engine 1
1 is already known, and the details of its configuration will not be described here.

【0017】また、エンジン11の排気マニホールド1
9には排気管(排気通路)21が接続されており、この
排気管21にはエンジン11に近接した小型の三元触媒
22及び排気浄化触媒装置23を介して図示しないマフ
ラーが接続されている。そして、この排気管21におけ
る近接三元触媒22と排気浄化触媒装置23との間の部
分には、排気浄化触媒装置23の直上流、即ち、後述す
る吸蔵型NOx触媒25の直上流に排気温度を検出する
高温センサ24が設けられている。
The exhaust manifold 1 of the engine 11
An exhaust pipe (exhaust passage) 21 is connected to 9, and a muffler (not shown) is connected to the exhaust pipe 21 via a small three-way catalyst 22 and an exhaust purification catalyst device 23 close to the engine 11. . In the portion of the exhaust pipe 21 between the proximity three-way catalyst 22 and the exhaust purification catalyst device 23, the exhaust gas temperature is located immediately upstream of the exhaust purification catalyst device 23, that is, immediately upstream of the storage NOx catalyst 25 described later. Is provided.

【0018】この近接三元触媒22は、エンジン11の
冷態始動時に排気ガスによって加熱して早期に活性化さ
せると共に、排気空燃比が理論空燃比近傍のときに排気
ガス中の有害物質(HC,CO,NOx)を浄化するも
のであり、貴金属として白金(Pt)、ロジウム(R
h)等を有した触媒となっている。そして、この近接三
元触媒22は、その下流側に設けた吸蔵型NOx触媒2
5の放出還元時に還元剤としてのCOが酸化されるのを
防止するため、酸素ストレージ機能が低くなるようにセ
リア等の添加剤の含有量が抑制されている。
The close three-way catalyst 22 is heated by the exhaust gas at the time of cold start of the engine 11 to be activated early, and when the exhaust air-fuel ratio is close to the stoichiometric air-fuel ratio, harmful substances (HC) , CO, NOx), and platinum (Pt) and rhodium (R) as noble metals.
h) and the like. The proximity three-way catalyst 22 is connected to the storage NOx catalyst 2 provided on the downstream side.
In order to prevent CO as a reducing agent from being oxidized during the emission reduction of 5, the content of additives such as ceria is suppressed so that the oxygen storage function is reduced.

【0019】また、排気浄化触媒装置23は、排気空燃
比がリーン空燃比のときに排気ガス中にNOxを吸蔵す
るNOx低減機能と、排気空燃比が理論空燃比近傍のと
きに排気ガス中の有害物質(HC,CO,NOx)を浄
化する三元機能とをもたせるために、吸蔵型NOx触媒
25と三元触媒26との2つの触媒を有して構成されて
おり、三元触媒26の方が吸蔵型NOx触媒25よりも
下流側に配設されている。この三元触媒26は吸蔵型N
Ox触媒25から吸蔵されたNOxが放出された際に吸
蔵型NOx触媒25自身で還元しきれなかったNOxを
還元する役目も行っている。
The exhaust gas purifying catalyst device 23 has a NOx reduction function of storing NOx in exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean, and when the exhaust air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio. In order to have a three-way function of purifying harmful substances (HC, CO, NOx), the three-way catalyst 26 has two catalysts, that is, a storage type NOx catalyst 25 and a three-way catalyst 26. Is disposed downstream of the storage NOx catalyst 25. This three-way catalyst 26 is a storage type N
When the stored NOx is released from the Ox catalyst 25, the storage NOx catalyst 25 itself also serves to reduce NOx that could not be reduced.

【0020】なお、この排気浄化触媒装置23は、吸蔵
型NOx触媒25がNOxを還元し、HCとCOを酸化
する三元触媒の機能(ここでは、三元機能と称する。)
を十分有している場合には、この吸蔵型NOx触媒25
だけとして吸蔵型NOx触媒と三元触媒の一体型として
もよい。この吸蔵型NOx触媒25は、酸化雰囲気にお
いてNOxを一旦吸蔵させ(NOx低減機能)、主とし
てCOの存在する還元雰囲気中においてNOxを放出し
てN2 (窒素)等に還元させる還元機能を持つものであ
る。詳しくは、吸蔵型NOx触媒25は、貴金属として
白金(Pt)、パラジウム(Pd)等を有した触媒とし
て構成されており、吸蔵材としてはバリウム(Ba)等
のアルカリ金属、アルカリ土類金属が採用されている。
The exhaust gas purifying catalyst device 23 has a function of a three-way catalyst in which the storage NOx catalyst 25 reduces NOx and oxidizes HC and CO (hereinafter, referred to as a three-way function).
If the storage NOx catalyst 25
Alternatively, the storage NOx catalyst and the three-way catalyst may be integrated. The storage type NOx catalyst 25 has a reduction function of temporarily storing NOx in an oxidizing atmosphere (NOx reduction function) and releasing NOx in a reducing atmosphere where CO is mainly present to reduce it to N 2 (nitrogen) or the like. It is. Specifically, the storage NOx catalyst 25 is configured as a catalyst having platinum (Pt), palladium (Pd), or the like as a noble metal, and an alkali metal such as barium (Ba) or an alkaline earth metal as a storage material. Has been adopted.

【0021】そして、近接三元触媒22の下流側に位置
してO2 センサ(酸素濃度センサ)27が設けられてい
る。このO2 センサ27は排気中の酸素濃度を検出する
ものであり、酸素量が多いときには小さな電圧値を出力
するように構成されている。つまり、O2 センサ27の
出力特性は、酸素がほとんど存在せずに還元剤のCO、
HC、H2 等が多く存在するリッチ空燃比雰囲気で大き
く、ストイキ雰囲気で特性が切り替わり、酸素過剰状態
にあるリーン空燃比雰囲気では小さくなるようにされて
いる。そして、このO2 センサ27はエンジン11から
排出される排気ガスの酸素濃度を検出し、空燃比を理論
空燃比にフィードバック制御する際に使用される。
An O 2 sensor (oxygen concentration sensor) 27 is provided downstream of the proximity three-way catalyst 22. The O 2 sensor 27 detects the oxygen concentration in the exhaust gas, and is configured to output a small voltage value when the amount of oxygen is large. In other words, the output characteristics of the O 2 sensor 27 are such that the oxygen is almost not present,
HC, greatly rich air-fuel ratio atmosphere H 2 or the like there are many, toggle characteristics stoichiometric atmosphere, and is set smaller than a lean air-fuel ratio atmosphere of the oxygen-excess state. The O 2 sensor 27 detects the oxygen concentration of the exhaust gas discharged from the engine 11 and is used when performing feedback control of the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio.

【0022】更に、入出力装置、記憶装置(ROM、R
AM、不揮発性RAM等)、中央処理装置(CPU)、
タイマカウンタ等を有するECU(電子コントロールユ
ニット)28が設けられており、このECU28により
エンジン11を含めた本実施形態の排気浄化装置の総合
的な制御が行われる。即ち、ECU28の入力側には、
上述した高温センサ24やO2 センサ27等の各種セン
サ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報
が入力する。一方、ECU28の出力側には、点火コイ
ルを介して上述した点火プラグ13や燃料噴射弁14等
が接続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁14
等には、各種センサ類からの検出情報に基づき演算され
た燃料噴射量や点火時期等の最適値がそれぞれ出力され
る。これにより、燃料噴射弁14から適正量の燃料が適
正なタイミングで噴射され、点火プラグ13によって適
正なタイミングで点火が実施される。
Further, an input / output device and a storage device (ROM, R
AM, nonvolatile RAM, etc.), central processing unit (CPU),
An ECU (Electronic Control Unit) 28 having a timer counter and the like is provided, and the ECU 28 performs comprehensive control of the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment including the engine 11. That is, on the input side of the ECU 28,
Various sensors such as the high-temperature sensor 24 and the O 2 sensor 27 described above are connected, and detection information from these sensors is input. On the other hand, the output side of the ECU 28 is connected to the above-described ignition plug 13 and the fuel injection valve 14 via an ignition coil.
For example, the optimum values such as the fuel injection amount and the ignition timing calculated based on the detection information from the various sensors are output. As a result, an appropriate amount of fuel is injected from the fuel injection valve 14 at an appropriate timing, and ignition is performed by the spark plug 13 at an appropriate timing.

【0023】実際に、ECU28では、図示しないアク
セル開度センサからのアクセル開度情報θthとクランク
角センサ20からのエンジン回転速度情報Neとに基づ
いてエンジン負荷に対応する目標筒内圧、即ち目標平均
有効圧Peを求めるようにされており、更に、この目標
平均有効圧Peとエンジン回転速度情報Neとに応じて
マップ(図示せず)より燃料噴射モードを設定するよう
にされている。例えば、目標平均有効圧Peとエンジン
回転速度Neとが共に小さいときには、燃料噴射モード
は圧縮行程噴射モードとされて燃料が圧縮行程で噴射さ
れ、一方、目標平均有効圧Peが大きくなり、あるいは
エンジン回転速度Neが大きくなると燃料噴射モードは
吸気行程噴射モードとされ、燃料が吸気行程で噴射され
る。
Actually, the ECU 28 calculates the target in-cylinder pressure corresponding to the engine load, that is, the target average pressure, based on the accelerator opening information θth from the accelerator opening sensor (not shown) and the engine speed information Ne from the crank angle sensor 20. The effective pressure Pe is determined, and the fuel injection mode is set from a map (not shown) according to the target average effective pressure Pe and the engine speed information Ne. For example, when the target average effective pressure Pe and the engine rotation speed Ne are both low, the fuel injection mode is set to the compression stroke injection mode, and fuel is injected in the compression stroke, while the target average effective pressure Pe increases, or When the rotation speed Ne increases, the fuel injection mode is set to the intake stroke injection mode, and fuel is injected during the intake stroke.

【0024】そして、目標平均有効圧Peとエンジン回
転速度Neとから制御目標となる目標空燃比(目標A/
F)が設定され、適正量の燃料噴射量がこの目標A/F
に基づいて決定される。また、高温センサ24により検
出された排気温度情報からは触媒温度Tcat が推定され
る。詳しくは、高温センサ24と吸蔵型NOx触媒25
とが多少なりとも離れて配置されていることに起因する
誤差を補正するために、目標平均有効圧Peとエンジン
回転速度情報Neとに応じて温度差マップが予め実験等
により設定されており、触媒温度Tcat は、目標平均有
効圧Peとエンジン回転速度情報Neとが決まると一義
に推定されるようにされている。
The target air-fuel ratio (target A / A) is set as a control target based on the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne.
F) is set, and the appropriate amount of fuel injection is set to the target A / F
Is determined based on Further, from the exhaust gas temperature information detected by the high temperature sensor 24, the catalyst temperature Tcat is estimated. Specifically, the high-temperature sensor 24 and the storage NOx catalyst 25
In order to correct an error caused by being arranged at least a little apart from each other, a temperature difference map is set in advance by an experiment or the like in accordance with the target average effective pressure Pe and the engine rotation speed information Ne. The catalyst temperature Tcat is uniquely estimated when the target average effective pressure Pe and the engine speed information Ne are determined.

【0025】従って、このように構成された本実施形態
の内燃機関の排気浄化装置にて、排気浄化触媒装置23
の吸蔵型NOx触媒25では、リーンモードにおける超
リーン燃焼運転時のような酸素濃度過剰雰囲気で、排気
中のNOxが硝酸塩として吸蔵されて排気の浄化が行わ
れる。一方、酸素濃度が低下した雰囲気では、吸蔵型N
Ox触媒25に吸蔵した硝酸塩と排気中のCOとが反応
して炭酸塩が生成されると共にNOxが放出される。従
って、吸蔵型NOx触媒25へのNOxの吸蔵が進む
と、空燃比のリッチ化あるいは追加の燃料噴射を行うな
どして酸素濃度を低下させてCOを供給し、吸蔵型NO
x触媒25からNOxを放出させて機能を再生する(N
Oxパージ)。
Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment thus configured, the exhaust gas purifying catalyst device 23 is used.
In the NOx storage catalyst 25, NOx in the exhaust gas is stored as nitrate in an atmosphere with an excessively high oxygen concentration as in the super-lean combustion operation in the lean mode to purify the exhaust gas. On the other hand, in an atmosphere with a reduced oxygen concentration, the storage type N
The nitrate stored in the Ox catalyst 25 reacts with the CO in the exhaust to generate carbonate and release NOx. Accordingly, as the storage of NOx in the storage NOx catalyst 25 proceeds, CO is supplied by lowering the oxygen concentration by, for example, enriching the air-fuel ratio or performing additional fuel injection.
The function is regenerated by releasing NOx from the x catalyst 25 (N
Ox purge).

【0026】また、燃料中にはイオウ(S)成分が含ま
れており、このS成分は酸素と反応して硫黄酸化物(S
Ox)となり、このSOxがNOxの代わりに硫酸塩と
して硝酸塩の代わりに吸蔵型NOx触媒に吸蔵されてし
まい、触媒のNOx浄化効率が低下する。吸蔵型NOx
触媒に吸蔵された硫酸塩は硝酸塩より安定であるために
NOx触媒25へのSOxの吸蔵量が進むと、吸蔵型N
Ox触媒を高温とした状態で空燃比を一時的にリッチ化
してSOxを放出することで、吸蔵型NOx触媒25の
機能を再生する(SOxパージ)。
The fuel contains a sulfur (S) component, which reacts with oxygen to form a sulfur oxide (S).
Ox), and this SOx is stored in the storage NOx catalyst as sulfate instead of NOx instead of nitrate, and the NOx purification efficiency of the catalyst decreases. Storage NOx
Since the sulfate stored in the catalyst is more stable than the nitrate, when the amount of SOx stored in the NOx catalyst 25 advances, the storage type N
The function of the storage NOx catalyst 25 is regenerated by temporarily enriching the air-fuel ratio while releasing the SOx with the Ox catalyst kept at a high temperature (SOx purge).

【0027】一方、三元触媒22は排気ガス中の有害物
質(HC,CO,NOx)を浄化するものであるが、経
時的に劣化してしたり、触媒が高温となったときに劣化
することがある。そこで、経時的に変化するこの三元触
媒22の処理能力を把握しながら、その処理能力に応じ
た内燃機関を燃焼制御を実行して排気ガス特性を向上す
る必要がある。
On the other hand, the three-way catalyst 22, which purifies harmful substances (HC, CO, NOx) in the exhaust gas, deteriorates with time or deteriorates when the temperature of the catalyst becomes high. Sometimes. Therefore, it is necessary to improve the exhaust gas characteristics by performing the combustion control of the internal combustion engine according to the processing capacity while grasping the processing capacity of the three-way catalyst 22 that changes with time.

【0028】そこで、本実施形態にあっては、前述した
ように、三元触媒22の下流側にO 2 センサ27を配設
し、このO2 センサ27が検出した酸素濃度から排気ガ
スが還元(リッチまたはストイキ)雰囲気(所定運転状
態)であることを検出し、ECU28は、このときの三
元触媒22の正常時におけるO2 センサ27の基準出力
値(基準酸素濃度)を記憶(記憶手段)し、この所定運
転状態において、O2センサ27が検出した出力値(酸
素濃度)とこの基準出力値とを比較することで、三元触
媒22の劣化を判定(劣化判定手段)するようにしてい
る。
Therefore, in the present embodiment, the aforementioned
Thus, O downstream of the three-way catalyst 22 TwoArrange sensor 27
And this OTwoThe exhaust gas is detected based on the oxygen concentration detected by the sensor 27.
In a reducing (rich or stoichiometric) atmosphere (specified operating conditions
State), and the ECU 28 determines at this time
O in the normal state of the source catalyst 22TwoReference output of sensor 27
The value (reference oxygen concentration) is stored (storage means) and the predetermined operation is performed.
In the rolled state, OTwoThe output value detected by the sensor 27 (acid
Element density) and this reference output value,
The deterioration of the medium 22 is determined (deterioration determination means).
You.

【0029】即ち、一般的に、O2 センサ27は排気ガ
スに含まれる酸素量を測定するものであるが、ストイキ
あるいはリッチ空燃比でのエンジン11の運転中には、
排気ガス中に酸素以外に水素が存在している。水素は酸
素より分子が小さく、O2 センサ27の電極保護層を拡
散する速度が速いため、水素は酸素より早く多量にこの
電極保護層に到達してO2 センサ27の出力特性は酸素
希薄(低酸素)側、つまり、出力値の増加側にシフトす
る。ところが、このO2 センサ27の上流側には酸化能
力を有する三元触媒22が設けられていると、この三元
触媒22が正常に排気ガス(水素などの酸化対象成分)
を処理していれば、O2 センサ27にはこの水素が到来
しないので、センサ出力特性は酸素希薄側にシフトする
現象は発生しない。
That is, in general, the O 2 sensor 27 measures the amount of oxygen contained in the exhaust gas. However, during operation of the engine 11 at the stoichiometric or rich air-fuel ratio,
Hydrogen other than oxygen is present in the exhaust gas. Since hydrogen has a smaller molecule than oxygen and has a higher diffusion speed in the electrode protection layer of the O 2 sensor 27, hydrogen reaches the electrode protection layer more quickly than oxygen, and the output characteristics of the O 2 sensor 27 are oxygen-diluted ( (Low oxygen), that is, the output value increases. However, if the three-way catalyst 22 having an oxidizing ability is provided on the upstream side of the O 2 sensor 27, the three-way catalyst 22 can normally function as an exhaust gas (a component to be oxidized such as hydrogen).
, The hydrogen does not reach the O 2 sensor 27, so that the sensor output characteristic does not shift to the oxygen-lean side.

【0030】これに対して時間の経過に伴って、三元触
媒22の酸化能力が低下すると、O 2 センサ27に多く
の水素が到達することとなり、センサ出力特性が酸素希
薄側、つまり、出力値の増加側にシフトする現象が発生
する。そのため、前述したように、還元雰囲気における
三元触媒22の正常時のO2 センサ27の基準出力値を
記憶しておき、エンジン運転中での還元雰囲気におい
て、O2 センサ27の出力値とこの基準出力値とを比較
すれば、三元触媒22が劣化しているかどうかを判定で
きる。
On the other hand, with the passage of time,
When the oxidizing ability of the medium 22 decreases, O TwoMany for sensor 27
Of hydrogen arrives, and the sensor output characteristics
A phenomenon occurs in which the output value shifts to the thin side, that is, the output value increases.
I do. Therefore, as described above,
O when the three-way catalyst 22 is normalTwoThe reference output value of the sensor 27
Remember the smell of reducing atmosphere during engine operation
And OTwoCompare the output value of sensor 27 with this reference output value
Then, it is possible to determine whether the three-way catalyst 22 is deteriorated.
Wear.

【0031】ここで、O2 センサ27の構造を詳細に説
明する。O2 センサ27は、図2に示すように、ハウジ
ング31内にコップ型の検出素子32が取付けられ、こ
の検出素子32の周囲に素子カバー33が取付けられて
いる。この検出素子32は、ジルコニア固体電解質34
の内側に内側電極(大気側Pt電極)35が装着され、
外側に外側電極(排気側電極)36が装着されると共
に、この外側電極36の外側に電極保護層(セラミック
等のコーティング)37が付与されている。従って、内
側電極35に高酸素濃度の大気を導入し、電極保護層3
7に低酸素濃度の排気ガスを導入すると、ジルコニア固
定電解質34が内外面の酸素濃度差に応じて起電力を発
生し、この起電力に基づいて酸素濃度を検出するが、排
気ガス中に水素が含有していると、この水素が電極保護
層37に付着して起電力が増加する側、つまり、低酸素
側にシフトした酸素濃度を検出する。
Here, the structure of the O 2 sensor 27 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the O 2 sensor 27 has a cup-shaped detection element 32 mounted inside a housing 31, and an element cover 33 mounted around the detection element 32. The detection element 32 includes a zirconia solid electrolyte 34.
The inside electrode (atmosphere side Pt electrode) 35 is attached inside the
An outer electrode (exhaust-side electrode) 36 is mounted on the outside, and an electrode protection layer (coating of ceramic or the like) 37 is provided outside the outer electrode 36. Therefore, a high oxygen concentration atmosphere is introduced into the inner electrode 35, and the electrode protection layer 3
When an exhaust gas having a low oxygen concentration is introduced to the zirconia 7, the zirconia fixed electrolyte 34 generates an electromotive force according to the oxygen concentration difference between the inner and outer surfaces, and the oxygen concentration is detected based on the electromotive force. , The hydrogen is attached to the electrode protection layer 37 to detect an oxygen concentration shifted to a side where the electromotive force increases, that is, a low oxygen side.

【0032】ここで、本実施形態の排気浄化触媒の劣化
検出装置による制御を図3に示すフローチャートに基づ
いて詳細に説明する。なお、三元触媒22の劣化判定処
理を実行する前に、還元雰囲気における三元触媒22の
正常時のO2 センサ27の基準出力値(基準酸素濃度)
を記憶しておき、この基準出力値に応じて三元触媒22
の劣化判定を行うための判定値を設定しておく。この場
合、判定値は、目標A/Fのマップとして設定すればよ
い。
Here, the control by the deterioration detecting device for the exhaust purification catalyst of this embodiment will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. Before executing the deterioration determination process of the three-way catalyst 22, the reference output value (reference oxygen concentration) of the O 2 sensor 27 when the three-way catalyst 22 is normal in the reducing atmosphere.
Is stored, and the three-way catalyst 22 is stored in accordance with the reference output value.
A determination value for performing the deterioration determination of is set. In this case, the determination value may be set as a map of the target A / F.

【0033】図3に示すように、まず、ステップS1で
は、O2 センサ27の出力値を読み込み、ステップS2
では、空燃比がストイキまたはリッチ空燃比かどうかを
判定する。この空燃比の判定は、このO2 センサ27が
検出した出力値、つまり、酸素濃度から検出し、排気ガ
スの空燃比が酸化(リーン)雰囲気であればそのままリ
ターンし、ストイキまたはリッチ空燃比であればステッ
プS3に移行する。
As shown in FIG. 3, first, at step S1, the output value of the O 2 sensor 27 is read, and at step S2
Then, it is determined whether the air-fuel ratio is a stoichiometric or rich air-fuel ratio. The determination of the air-fuel ratio is performed based on the output value detected by the O 2 sensor 27, that is, the oxygen concentration. If the air-fuel ratio of the exhaust gas is in an oxidizing (lean) atmosphere, the routine returns as it is. If there is, the process proceeds to step S3.

【0034】そして、このステップS3では、O2 セン
サ27のセンサ出力値が機関の目標空燃比に応じて予め
設定された判定値以上であるかどうかを判定する。即
ち、前述したように、エンジン11から排出された排気
ガスにはストイキあるいはリッチ空燃比にて酸素と共に
水素等の還元剤が存在している。しかし、O2 センサ2
7の上流側に三元触媒22が設けられているため、図4
に示すように、水素がこの三元触媒22にて酸化され、
2 センサ27は適正な起電力(基準出力値)を発生
し、精度良く酸素濃度を検出できる。従って、ステップ
S3にて、O2 センサ27のセンサ出力値が判定値以上
でなければ、三元触媒22は劣化していないと判定して
そのままリターンする。
[0034] It is determined whether this step S3, it is preset determination value or more sensor output value of the O 2 sensor 27 in accordance with the target air-fuel ratio of the engine. That is, as described above, the exhaust gas discharged from the engine 11 contains a reducing agent such as hydrogen together with oxygen at a stoichiometric or rich air-fuel ratio. However, O 2 sensor 2
Since the three-way catalyst 22 is provided on the upstream side of FIG.
As shown in the figure, hydrogen is oxidized by the three-way catalyst 22,
The O 2 sensor 27 generates an appropriate electromotive force (reference output value) and can accurately detect the oxygen concentration. Therefore, in step S3, if the sensor output value of the O 2 sensor 27 is not equal to or greater than the determination value, it is determined that the three-way catalyst 22 has not deteriorated, and the routine returns.

【0035】しかしながら、三元触媒22が劣化すると
水素を酸化することができず、三元触媒22を通過した
水素がO2 センサ27に到達する。このとき、O2 セン
サ27は電極保護層に水素が酸素より早く付着し、適正
な起電力を発生することができず、酸素濃度は希薄側
(起電力は増加側)にシフトする。従って、ステップS
3では、O2 センサ27のセンサ出力値が判定値以上で
あれば、ステップS4にて、三元触媒22の劣化を判定
し、ステップS5にて、計器盤のエンジンチェックラン
プ29を点灯することにより運転者に認識させる。これ
により運転者は整備工場等で劣化触媒の交換等の措置を
とることができる。
However, if the three-way catalyst 22 deteriorates, hydrogen cannot be oxidized, and the hydrogen that has passed through the three-way catalyst 22 reaches the O 2 sensor 27. At this time, in the O 2 sensor 27, hydrogen adheres to the electrode protection layer earlier than oxygen, so that an appropriate electromotive force cannot be generated, and the oxygen concentration shifts to a lean side (electromotive force increases). Therefore, step S
In step 3, if the sensor output value of the O 2 sensor 27 is equal to or larger than the determination value, the deterioration of the three-way catalyst 22 is determined in step S4, and the engine check lamp 29 on the dashboard is turned on in step S5. To make the driver aware. As a result, the driver can take measures such as replacing the deteriorated catalyst at a maintenance shop or the like.

【0036】このように本実施形態の内燃機関の排気浄
化装置では、排気管21に三元触媒22により下流側に
位置してO2 センサ27を設け、排気ガスが還元雰囲気
における三元触媒22の正常時のO2 センサ27の基準
出力値(基準酸素濃度)を記憶して劣化判定値を設定し
ておき、このO2 センサ27のセンサ出力値が判定値以
上となれば、三元触媒22の劣化を判定し、エンジンチ
ェックランプ29を点灯して運転者に認識させるように
している。このように三元触媒22より下流のO2 セン
サ27の出力値の変化に基づいて、この三元触媒22の
排気浄化能力の低下を的確に判定することができる。
As described above, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment, the O 2 sensor 27 is provided in the exhaust pipe 21 at the downstream side by the three-way catalyst 22, and the exhaust gas is supplied to the three-way catalyst 22 in a reducing atmosphere. The reference output value (reference oxygen concentration) of the O 2 sensor 27 in the normal state is stored and a deterioration determination value is set. If the sensor output value of the O 2 sensor 27 becomes equal to or greater than the determination value, the three-way catalyst The engine check lamp 29 is turned on so that the driver can recognize the deterioration. Thus, based on the change in the output value of the O 2 sensor 27 downstream of the three-way catalyst 22, it is possible to accurately determine a decrease in the exhaust gas purification capability of the three-way catalyst 22.

【0037】なお、上述した実施形態では、三元触媒2
2の劣化判定を空燃比がストイキまたはリッチ空燃比の
ときに行ったが、水素が発生する運転状態であれば三元
触媒22の劣化判定を行うことができるものであり、例
えば、空燃比がリーン空燃比である酸化雰囲気でもよ
い。また、エンジン11の始動時には、燃焼が不完全燃
焼状態となり、水素が発生しやすくO2 センサ27のセ
ンサ出力特性が酸素希薄側にシフトする現象となるた
め、このような運転状態のときに劣化判定を行ってもよ
い。
In the embodiment described above, the three-way catalyst 2
The deterioration determination of No. 2 was performed when the air-fuel ratio was at the stoichiometric or rich air-fuel ratio. However, the deterioration determination of the three-way catalyst 22 can be performed in an operating state in which hydrogen is generated. An oxidizing atmosphere having a lean air-fuel ratio may be used. Further, when the engine 11 is started, the combustion is in an incomplete combustion state, hydrogen is easily generated, and the sensor output characteristic of the O 2 sensor 27 shifts to the oxygen-lean side. A determination may be made.

【0038】また、上述した各実施形態では、三元触媒
22の下流側にO2 センサ27を設けて排気ガスの酸素
濃度を検出したが、O2 センサに代えてリニアA/Fセ
ンサを用いてもよい。また、O2 センサ27が検出した
排気ガスの出力値と三元触媒22の正常時のO2 センサ
27の基準出力値(基準酸素濃度)から設定した判定値
とを比較して三元触媒22の劣化を判定したが、O2
ンサ27の出力値と基準出力値の差や比に基づいて三元
触媒22の劣化を判定してもよい。
In each of the above-described embodiments, the oxygen concentration of the exhaust gas is detected by providing the O 2 sensor 27 downstream of the three-way catalyst 22, but a linear A / F sensor is used instead of the O 2 sensor. You may. Also, O 2 output value of the exhaust gas sensor 27 has detected ternary reference output value of the O 2 sensor 27 in the normal catalyst 22 (reference oxygen concentration) the ternary by comparing the judgment value set from the catalyst 22 Is determined, the deterioration of the three-way catalyst 22 may be determined based on the difference or ratio between the output value of the O 2 sensor 27 and the reference output value.

【0039】また、三元触媒22の正常時のO2 センサ
27の基準出力値(基準酸素濃度)は予め実験的に求め
たものを記憶させておいてもよいが、走行中に三元触媒
22がまだ劣化していない走行距離の短い間において、
所定運転状態ごと、所定A/FごとにO2 センサ27の
出力値を記憶し、これを基準出力値としてもよい。この
ような走行中に基準出力値を学習する方法を用いること
により、エンジンやセンサの個体のばらつきの影響をな
くすことができる。
The reference output value (reference oxygen concentration) of the O 2 sensor 27 when the three-way catalyst 22 is normal may be experimentally obtained in advance. In the short mileage where 22 has not yet deteriorated,
The output value of the O 2 sensor 27 may be stored for each predetermined operation state and for each predetermined A / F, and this may be used as a reference output value. By using such a method of learning the reference output value during traveling, it is possible to eliminate the influence of variations in the individual engines and sensors.

【0040】更に、上述の各実施形態では、三元触媒2
2の下流側にO2 センサ27を設けて排気ガスの酸素濃
度に基づいてこの三元触媒22の劣化を判定したが、三
元触媒22に拘らず、白金(Pt)、パラジウム(P
d)、ロジウム(Rh)イリジウム(Ir)など多少で
あっても酸化能力を有する触媒であれば対応することが
でき、例えば、酸化触媒、吸蔵型NOx触媒、吸着型N
Ox触媒、選択還元型NOx触媒などに適用して劣化を
適正に判定することができる。また、セリア等の添加剤
による酸素ストレージ機能を有しない三元触媒22に対
して劣化判定を行うように構成したが、もちろん、この
添加剤が添加されて酸素ストレージ機能を有する触媒に
対して適用することもできる。
Further, in each of the above embodiments, the three-way catalyst 2
The deterioration of the three-way catalyst 22 is determined based on the oxygen concentration of the exhaust gas by providing an O 2 sensor 27 downstream of the two-way catalyst 2, but regardless of the three-way catalyst 22, platinum (Pt), palladium (P
d), rhodium (Rh), iridium (Ir), etc., can be used as long as the catalyst has an oxidizing ability, for example, an oxidation catalyst, a storage NOx catalyst, and an adsorption type N2.
The deterioration can be properly determined by applying to an Ox catalyst, a selective reduction type NOx catalyst, or the like. In addition, the deterioration determination is performed for the three-way catalyst 22 having no oxygen storage function due to an additive such as ceria. However, it is needless to say that this additive is added to a catalyst having an oxygen storage function. You can also.

【0041】また、上述の各実施形態では、O2 センサ
27が検出した排気ガスの酸素濃度を空燃比のフィード
バック制御に用いたが、空燃比制御はO2 センサの出力
値を用いずに、三元触媒22の下流側のO2 センサの出
力が所定値となるようにECU29がデューティ制御な
どにより適当に強制変調させてもよく、これによって、
中心となる空燃比を最適値とすると同時に、変調の振
幅、周波数についても任意に最適な値とすることができ
る。この場合、三元触媒22の下流側のO2 センサによ
る制御では応答性が不足する場合には、三元触媒22の
上流側に空燃比制御用に別のセンサを設けてもよい。
In each of the above embodiments, the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the O 2 sensor 27 is used for the feedback control of the air-fuel ratio. However, the air-fuel ratio control does not use the output value of the O 2 sensor. The ECU 29 may appropriately perform forced modulation by duty control or the like so that the output of the O 2 sensor downstream of the three-way catalyst 22 becomes a predetermined value.
At the same time as setting the center air-fuel ratio to the optimum value, the amplitude and frequency of the modulation can be arbitrarily set to the optimum values. In this case, if the response by the O 2 sensor on the downstream side of the three-way catalyst 22 is insufficient, another sensor may be provided upstream of the three-way catalyst 22 for air-fuel ratio control.

【0042】また、上述の各実施形態では、エンジンに
ついても、上述の実施形態にような筒内噴射型エンジン
に限らず、吸気管噴射型リーンバーンエンジンでもよい
し、リーンバーンエンジンでなくてもよく、ディーゼル
エンジンにも適用できる。
In each of the above embodiments, the engine is not limited to the in-cylinder injection type engine as in the above embodiment, but may be an intake pipe injection type lean burn engine or a non-lean burn engine. Well, it can be applied to diesel engines.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように本発明の排気浄化触媒の劣化検出装置によれば、
排気浄化触媒の下流側に酸素濃度センサを設け、記憶手
段が所定運転状態における排気浄化触媒正常時の酸素濃
度センサの基準出力を記憶し、劣化判定手段がこの所定
運転状態において酸素濃度センサの出力と基準出力とを
比較して排気浄化触媒の劣化を判定するようにしたの
で、排気浄化触媒が正常であれば、酸素濃度センサに水
素が到来せずにセンサ出力特性が低酸素濃度側にシフト
しないが、排気浄化触媒の酸化能力が低下すると、酸素
濃度センサに多くの水素が到達してシフトするため、所
定運転状態において酸素濃度センサの出力と排気浄化触
媒正常時の酸素濃度センサの基準出力とを比較すること
で、排気浄化触媒の劣化を判定することができ、この場
合、排気浄化触媒の排気浄化能力に直接関連する触媒の
酸化能力の低下を精度良く検出することで、触媒の劣化
を的確に判定することができる。また、単一の酸素濃度
センサでも排気浄化触媒の的確な劣化判定が可能とな
り、劣化判定のための構成が簡素化することができる。
更に、排気浄化触媒の酸素ストレージ能力の低下を検出
して劣化検出するものではないため、酸素ストレージ能
力ほとんど有していない排気浄化触媒に対しても、有効
に劣化を検出することができる。
As described above in detail, according to the exhaust gas purifying catalyst deterioration detecting apparatus of the present invention,
An oxygen concentration sensor is provided downstream of the exhaust gas purification catalyst, the storage means stores a reference output of the oxygen concentration sensor when the exhaust gas purification catalyst is normal in a predetermined operation state, and the deterioration determination means outputs the output of the oxygen concentration sensor in the predetermined operation state. Is compared with the reference output to determine the deterioration of the exhaust gas purification catalyst. If the exhaust gas purification catalyst is normal, the sensor output characteristic shifts to the low oxygen concentration side without hydrogen reaching the oxygen concentration sensor. However, when the oxidizing ability of the exhaust gas purification catalyst is reduced, a large amount of hydrogen reaches the oxygen concentration sensor and shifts. Therefore, the output of the oxygen concentration sensor and the reference output of the oxygen concentration sensor when the exhaust gas purification catalyst is normal in a predetermined operation state. The deterioration of the exhaust gas purifying catalyst can be determined by comparing the exhaust gas purifying catalyst with the exhaust gas purifying catalyst. By better detecting it can be determined accurately the deterioration of the catalyst. In addition, accurate deterioration determination of the exhaust gas purification catalyst can be performed even with a single oxygen concentration sensor, and the configuration for the deterioration determination can be simplified.
Further, since deterioration is not detected by detecting a decrease in the oxygen storage capacity of the exhaust purification catalyst, the deterioration can be effectively detected even for an exhaust purification catalyst having almost no oxygen storage capacity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る排気浄化触媒の劣化
検出装置を適用した内燃機関の排気浄化装置の概略構成
図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine to which an exhaust gas purification catalyst deterioration detection device according to an embodiment of the present invention is applied.

【図2】O2 センサの要部断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a main part of an O 2 sensor.

【図3】本実施形態の排気浄化触媒の劣化検出装置によ
る劣化検出制御を表すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating deterioration detection control performed by the exhaust gas purification catalyst deterioration detection device according to the embodiment.

【図4】空燃比に対するO2 センサの出力電圧を表すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing an output voltage of an O 2 sensor with respect to an air-fuel ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 エンジン 21 排気管(排気通路) 22 三元触媒(排気浄化触媒) 23 排気浄化触媒装置 25 吸蔵型NOx触媒 27 O2 センサ(酸素濃度センサ) 28 電子コントロールユニット,ECU(劣化判定手
段) 29 エンジンチェックランプ
Reference Signs List 11 engine 21 exhaust pipe (exhaust passage) 22 three-way catalyst (exhaust gas purifying catalyst) 23 exhaust gas purifying catalyst device 25 storage type NOx catalyst 27 O 2 sensor (oxygen concentration sensor) 28 electronic control unit, ECU (deterioration determining means) 29 engine Check lamp

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 45/00 368 B01D 53/36 101B 101Z Fターム(参考) 3G084 AA03 AA04 BA09 BA24 DA27 EA04 EB06 EB08 EB12 EB17 FA10 FA26 FA27 FA29 FA33 FA38 3G091 AA12 AA17 AB02 AB03 AB06 AB09 BA33 DB10 EA00 EA01 EA07 EA17 EA18 EA34 FB11 FB12 GB02Y GB03Y GB05W GB06W HA37 3G301 HA01 HA04 HA06 HA15 JB09 JB10 LB02 MA01 NA08 NC01 NC02 ND02 ND25 ND41 NE23 PD02Z PD11Z PD12Z PE01Z PE03Z PF03Z 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 AB05 AB07 CC32 CC46 CD06 CD08 DA02 DA20 EA04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 45/00 368 B01D 53/36 101B 101Z F-term (Reference) 3G084 AA03 AA04 BA09 BA24 DA27 EA04 EB06 EB08 EB12 EB17 FA10 FA26 FA27 FA29 FA33 FA38 3G091 AA12 AA17 AB02 AB03 AB06 AB09 BA33 DB10 EA00 EA01 EA07 EA17 EA18 EA34 FB11 FB12 GB02Y GB03Y GB05W GB06W HA37 3G301 HA01 HA04 HA06 HA15 JB09 JB10 NB02 PD02 PD02 NC02 PD02 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 AB05 AB07 CC32 CC46 CD06 CD08 DA02 DA20 EA04

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気通路に設けられて少なく
とも酸化能力を有する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒
の下流側に位置して前記排気通路に設けられた酸素濃度
センサと、所定運転状態における前記排気浄化触媒正常
時の前記酸素濃度センサの基準出力を記憶した記憶手段
と、前記所定運転状態において前記酸素濃度センサの出
力と前記基準出力とを比較して前記排気浄化触媒の劣化
を判定する劣化判定手段とを具えたことを特徴とする排
気浄化触媒の劣化検出装置。
An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and having at least an oxidizing ability; an oxygen concentration sensor provided in the exhaust passage located downstream of the exhaust purification catalyst; Storage means for storing a reference output of the oxygen concentration sensor when the exhaust gas purification catalyst is normal, and comparing the output of the oxygen concentration sensor with the reference output in the predetermined operating state to determine the deterioration of the exhaust gas purification catalyst. A deterioration detecting device for an exhaust gas purifying catalyst, comprising:
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