JP2003083042A - 内燃機関の診断装置 - Google Patents

内燃機関の診断装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の排気管に設置された浄化触媒とそ
の下流かつ直列に設置されたＨＣ吸着触媒を備えた内燃
機関の診断装置において、ＨＣ吸着触媒の劣化および故
障を正確に診断する。 【解決手段】内燃機関の排気管に設置された浄化触媒
と、低温時に吸着したＨＣを高温時に脱離し浄化すると
共に前記浄化触媒よりも下流に直列に設置されたＨＣ吸
着触媒と、を備えた内燃機関の診断装置であって、該診
断装置は、前記ＨＣ吸着触媒の温度が５０℃〜２５０℃
間にある時の温度勾配に基づいて前記ＨＣ吸着触媒の劣
化を診断してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関から排気
されるガスを浄化するための触媒を診断する内燃機関の
診断装置に係り、特に、内燃機関の低温時に、ＨＣを吸
着すると共に高温時に脱離・浄化をするＨＣ吸着触媒の
診断を行う内燃機関の診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関から排出される排気ガス
（ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ）は、排気管に設置された浄化触
媒（三元触媒）によって浄化できるものであるが、内燃
機関の始動時においては、その浄化触媒が活性化するま
でに内燃機関からＨＣが排出されてしまうと云う問題が
あり、該排出されるＨＣを低減させることが課題として
残っている。そこで、触媒温度が低いときに、内燃機関
から排気されるＨＣを吸着し、触媒温度の上昇に伴いＨ
Ｃを脱離しかつ浄化する機能を持つＨＣ吸着触媒を用い
たＨＣの低減方法が提案されている（例えば、特開平6-
101452号公報参照）。
【０００３】図１は、ＨＣ吸着触媒の浄化原理を示した
模式図である。内燃機関の始動時のＨＣを浄化するため
のＨＣ吸着触媒では、図１（ａ）の如く、低温時におい
てＨＣをゼオライトに吸着し、図１（ｂ）の如く、高温
時ににおいてゼオライトから脱離したＨＣを貴金属上で
酸化させる。
【０００４】ここで、該ＨＣ吸着触媒の吸着性能の劣化
は、直接の排気悪化につながる事から、例えば、特許第
2，894，135号には、ＨＣの吸着量と水の吸着量の関係
に着目し、内燃機関の排気系に所定の低温度条件で排気
中のＨＣを吸着する機能を有した吸着剤と、所定の高温
条件でＨＣを含む排気中の汚染物質を浄化する機能を有
する排気浄化用触媒とを備え、前記排気浄化用触媒の活
性化前の低温状態で前記吸着剤にＨＣを吸着させ、排気
浄化触媒活性化後の高温状態で吸着剤に吸着されたＨＣ
を脱離して、ＨＣを排気浄化用触媒により浄化させるよ
うにした内燃機関の排気浄化装置が提案されており、該
提案の内燃機関の排気浄化装置は、機関運転状態を検出
する運転状態検出手段と、吸着剤の入口および出口側の
排気温度を各々検出する排気温度検出手段と、吸着剤出
口側の排気温度状態に基づいて検出される排気の露点期
間中に吸着剤入口側の排気温度と排気流量とに基づいて
排気から吸着剤に供給される実供給熱量に相当する値を
演算する実供給熱量相当値演算手段と、機関運転状態に
基づいて所定の吸着条件で吸着剤に吸着されるＨＣの総
量を推定するＨＣ吸着総量推定手段と、該推定されたＨ
Ｃ吸着総量に基づいて前記排気の露点期間中に排気から
非劣化状態の吸着剤に供給される標準供給熱量に相当す
る値を演算する標準供給熱量相当値演算手段と、前記演
算された標準供給量相当値と実供給熱量相当値に基づい
て吸着剤の劣化度を検出する劣化度検出手段と、を含ん
だ構成となっている。
【０００５】また、特開平11-324659号公報には、触媒
を含む触媒コンバータの炭化水素変化効率の劣化状態
を、その作用化期間中に触媒温度を測定することによっ
て診断する装置が提案されており、該装置は、触媒コン
バータに統合されて、触媒温度を表す第１の出力信号を
連続的に発生するための温度センサと、温度センサから
の出力信号を受信して、出力信号を１秒よりも短い応答
時間を有するように改善し、コールドスタート期間中触
媒に制御された加熱を行い、作用機関中触媒温度の変化
に基づいて触媒コンバータの炭化水素効率を指示する第
２の出力信号を発生するコントローラとを備えた触媒コ
ンバータの炭化水素変換効率劣化診断装置である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の診断技術は、次に説明するような課題を有してい
る。図２は、ＨＣ吸着触媒の温度と吸着率・浄化率の関
係を模式的に示したものである。図２における劣化１
は、ゼオライトの熱破壊等などによって起こる吸着性能
の劣化を示しており、劣化２は、貴金属の熱凝集等によ
って起こる活性化性能（ライトオフ性能）の劣化を示し
ている。また、内燃機関の運転条件にもよるが、ゼオラ
イトに吸着されたＨＣは、触媒温度が50℃〜250℃の間
に脱離する。
【０００７】図３は、ＨＣ吸着量と、脱離時に浄化され
ずに放出されたＨＣ量(放出量)との関係を示したもので
ある。ここで明らかなように、特許2，894，135号の発
明においては、劣化１の場合は、吸着量が減少するので
劣化判定できるが、劣化２の場合は、吸着量が減少しな
いため劣化判定できず、排気悪化を正確に検出できない
虞がある。
【０００８】また、特開平11-324659号公報に記載の技
術は、劣化２に相当するライトオフ性能の劣化のみを、
作用期間中の触媒温度変化に基づいて検出するものであ
り、ＨＣ吸着触媒特有の吸着熱および触媒の熱容量変化
を考慮していないために、やはり正確に排気悪化を検出
できない虞があった。本発明は、前記問題に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、ＨＣ吸着
触媒におけるＨＣの浄化能力を正確に診断することので
きる内燃機関の診断装置を提供することにある。
【０００９】即ち、本発明の第一の目的とするところ
は、正確にＨＣ吸着触媒の劣化を診断できる内燃機関の
診断装置を提供することであり、本発明の第２の目的
は、ＨＣ吸着触媒よりも上流に設置された浄化触媒の劣
化状態に左右されずにＨＣ吸着触媒の診断を行い、かつ
上流の浄化触媒も診断できる内燃機関の診断装置を提供
することであり、更に、本発明の第３の目的は、内燃機
関の運転条件に左右されず正確にＨＣ吸着触媒の劣化を
診断できる内燃機関の診断装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の内燃機関の診断装置は、基本的には、内燃
機関の排気管に設置された浄化触媒と、低温時に吸着し
たＨＣを高温時に脱離し浄化すると共に前記浄化触媒よ
りも下流に直列に設置されたＨＣ吸着触媒と、を備えた
内燃機関の診断装置であって、前記ＨＣ吸着触媒からＨ
Ｃを脱離している間（ＨＣ脱離期間の間）、該ＨＣ吸着
触媒の温度に基づいてＨＣ吸着触媒の劣化を診断するこ
とを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明の内燃機関の診断装置の他の
態様は、該診断装置は、前記ＨＣ吸着触媒の温度が５０
℃〜２５０℃間にある時の温度勾配に基づいて前記ＨＣ
吸着触媒の劣化を診断することを特徴とするものであ
り、前記ＨＣ吸着触媒の温度を検出する温度検出器を備
え、該温度検出器の検出に基づいて前記ＨＣ吸着触媒の
劣化を診断することを特徴としている。
【００１２】本発明の内燃機関の診断装置は、前記構成
に基づいて、ＨＣ吸着触媒からＨＣを脱離している間の
温度が５０℃〜２５０℃間の該ＨＣ吸着触媒の温度変化
状態によりＨＣ吸着触媒の劣化を診断することができ
る。即ち、ＨＣ吸着触媒のＨＣ離脱時の反応熱（劣化に
より反応熱が低下）に着目したものであるので、ＨＣ吸
着触媒のＨＣの浄化能力を正確に診断することのできる
と共に、ＨＣ吸着触媒よりも上流に設置された浄化触媒
の劣化状態に左右されずにＨＣ吸着触媒の診断を行うこ
とができる。
【００１３】更に、本発明の内燃機関の診断装置の他の
具体的な態様は、前記診断装置が、前記ＨＣ吸着触媒に
吸着された水分が蒸発している間の温度勾配を算出し、
該温度勾配と予め設定した診断しきい値とを比較して、
前記温度勾配が前記診断しきい値よりも小さいとき、前
記ＨＣ吸着触媒を劣化と判定すること、前記ＨＣ吸着触
媒に吸着された水分が蒸発した後の温度勾配を算出し、
該温度勾配と予め設定した診断しきい値とを比較して、
前記温度勾配が前記診断しきい値よりも大きいとき、前
記ＨＣ吸着触媒を劣化と判定すること、及び、前記ＨＣ
吸着触媒に吸着された水分が蒸発している間の温度勾配
と水分が蒸発した後の温度勾配とを算出すると共に、前
記二つの温度勾配の比を予め設定した診断しきい値と比
較して、前記温度勾配の比が前記診断しきい値よりも大
きいとき、前記ＨＣ吸着触媒を劣化と判定することを特
徴としている。
【００１４】本発明の内燃機関の診断装置の前記構成
は、ＨＣ吸着触媒に吸着された水分が蒸発している間と
水分が蒸発した後とでＨＣ吸着触媒の温度変化状態が異
なること、即ち、ＨＣ触媒離脱の反応熱による触媒温度
変化と触媒浄化による触媒温度変化に差がでることに着
目したものであって、該構成とすることによって、より
正確なＨＣ吸着触媒の診断を行うことができる。
【００１５】更にまた、本発明の内燃機関の診断装置の
更に他の態様は、該診断装置が、前記ＨＣ吸着触媒から
ＨＣが脱離している間の時間（ＨＣ離脱時間）を計測
し、該ＨＣ離脱時間を予め設定した診断しきい値よりも
大きいとき、前記ＨＣ吸着触媒を劣化と判定すること、
及び、前記ＨＣ吸着触媒からＨＣが脱離している間の時
間（ＨＣ離脱時間）は、前記ＨＣ吸着触媒の温度が５０
℃を越えてから２５０℃に達すまでの時間とすることを
特徴としている。
【００１６】更にまた、本発明の内燃機関の診断装置の
更に他の具体的な態様は、前記診断装置が、前記ＨＣ脱
離時間が所定時間を越えたとき、前記ＨＣ吸着触媒の劣
化の判定を禁止すること、及び、前記ＨＣ脱離期間にお
ける前記内燃機関への流入空気流量の積算値又は最大値
量が予め設定した所定値を越えたとき、前記ＨＣ吸着触
媒の劣化の判定を禁止することを特徴している。
【００１７】更にまた、本発明の内燃機関の診断装置の
更に他の具体的な態様は、前記診断装置が、前記ＨＣ脱
離期間における前記内燃機関への流入空気流量に基づい
て前記診断しきい値を補正すること、及び、内燃機関に
流入する空気流量を計測する空気量計測装置を備えてい
ることを特徴としている。
【００１８】更にまた、本発明の内燃機関の診断装置の
更に他の具体的な態様は、前記診断装置が、前記ＨＣ脱
離時間が内燃機関に流入する空気量にもとづいて補正さ
れた前記診断しきい値を越えたとき、前記ＨＣ吸着触媒
の上流に設置された前記浄化触媒を劣化と判定すること
を特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面に従って、本発明の内
燃機関の診断装置の一実施形態について詳細に説明す
る。図４は、本実施形態の診断装置が適用される筒内噴
射型内燃機関の全体の概要を示したものである。内燃機
関１は、ピストン６と燃焼室１ａとを有し、該燃焼室１
ａの上部には、吸気管１４と排気管１５とを備えると共
に、該吸気管１４と排気管１５の開口部に吸気弁１６と
排気弁１７とを有している。
【００２０】本実施形態の内燃機関１の診断装置は、内
燃機関のＥＣＵ１３のプログラムとして実装されるもの
であるが、ＥＣＵ１３とは別のマイクロコンピュータ上
に実装されるものであっても良い。
【００２１】本実施形態の排気管１５には、浄化触媒９
（プリ触媒）を配置し、該浄化触媒９の下流にＨＣ吸着
触媒１０を設置している。ＥＣＵ１３には、ＨＣ吸着触
媒１０の温度を検出する温度センサ２からの温度信号、
浄化触媒上流に取り付けられた酸素（空燃比）センサ３
からの酸素濃度信号、および吸気管１４のスロットル４
上流に設けられた空気量センサ５からの空気量信号、ピ
ストン６に接続されたクランク軸７に取り付けられたク
ランク角度センサ８からの回転角度信号等が入力され
る。
【００２２】そして、ＥＣＵ１３からは、前記入力情報
に基づいて燃料を噴射するインジェクタ１１への燃料噴
射信号や点火プラグ１２への点火信号あるいは空気流量
を調整するスロットル４へのスロットル制御信号等が出
力される。なお、図４には例として筒内噴射内燃機関を
示しているが、本発明の内燃機関の診断装置は、ポート
噴射式の内燃機関でも実現可能であることは言うまでも
ない。また、図４では、触媒下流に温度センサ２を配置
しているが、温度センサ２を直接触媒に取り付けても良
い。
【００２３】図５は、図４の実施形態における内燃機関
１の排気プロフィールの一例を示したものである。ＨＣ
吸着触媒１０は、プリ触媒９が、ライトオフする以前の
ＨＣを吸着し、脱離時に浄化して排気を低減するが、図
２に示した吸着率および浄化率の劣化及び運転条件の如
何により浄化されずに放出されるＨＣがあり、劣化が進
行するに従い、この放出量が増大して排気が悪化する虞
がある。
【００２４】図６は、ＨＣ吸着触媒１０の下流数cmの位
置に温度センサを取り付けたときの内燃機関の始動直後
からの温度プロフィールを示したものである。図６に示
したように、ＨＣ脱離時の温度特性は、劣化品と正常品
（新品）とで異なる。この原因は、ＨＣ脱離期間におけ
る反応熱（脱離したＨＣや水が再吸着する、あるいは脱
離したＨＣが酸素と反応する）と熱容量（吸着している
ＨＣや水によって変化）が吸着性能や浄化性能の劣化に
より変わるためである。
【００２５】従って、ＨＣ脱離時の温度変化に着目し、
ＨＣ脱離期間の温度からＨＣ吸着触媒１０の診断ができ
る。また通常プリ触媒９は、ＨＣ脱離後には活性化して
いるため、ＨＣ脱離後は、ＨＣ吸着触媒１０にＨＣが流
入せず劣化品と正常品の反応熱の差は無くなってしま
う。すなわちＨＣ吸着触媒１０の劣化品を温度に基づい
て診断するためには、ＨＣ脱離時の温度を測定する必要
がある。より詳しくは、温度に基づいて診断するために
は、脱離開始温度（５０℃）から脱離終了温度（２５０
℃）に基づいて診断することが必要である。
【００２６】図７は、本実施形態の診断装置で実施され
るＨＣ吸着触媒１０の劣化判定の制御フローチャートで
ある。ステップＳ１０１では、診断条件が成立している
か否かをチェックし、以下に述べる診断条件が成立して
いる場合にはステップＳ１０２以降を実行し、不成立の
場合にはステップＳ１０２以降を実施せずに診断を終了
する。
【００２７】ステップＳ１０１の診断条件としては、Ｈ
Ｃ吸着触媒１０において、始動時のＨＣが吸着できる状
態になっていること（触媒温度が所定値以下、あるいは
内燃機関水温が所定値以下、あるいは、内燃機関停止後
から所定時間以上経過）、および、他デバイスの故障が
無いこと（水温センサ、空燃比センサの異常、サーモス
タットの異常、プリ触媒の異常等）などが挙げられる。
【００２８】ステップＳ１０２においては、触媒の劣化
指標（後述）を演算した後、ステップＳ１０３では、診
断禁止条件が成立しているか否かを判定し、以下に述べ
る診断禁止条件が成立している場合には、ステップＳ１
０４以降の処理を実施せずに診断を終了し、不成立の場
合には、ステップＳ１０４以降の処理を実施する。
【００２９】ステップＳ１０３の診断禁止条件として
は、劣化指標演算中における運転条件が所定範囲内であ
ること（吸入空気流量の積算値および最大値が所定置以
下、燃料カット積算時間が所定値以下等）、および、劣
化指標演算が終了していないことなどが挙げられる。特
に、本実施形態の診断方法は、プリ触媒９の劣化および
運転条件に感度があるため、これらが所定条件を満たし
ているか判定することが必要である。
【００３０】次に、ステップＳ１０４においては、劣化
判定処理（後述）を行い、劣化判定時は、劣化判定フラ
グをセットする。ステップＳ１０５では、ステップＳ１
０４の劣化判定フラグに従い、劣化判定時には、ステッ
プＳ１０７に進み、NG判定時処理を実施し、そうでない
場合には、ステップＳ１０６に進み、OK判定時処理を実
施する。
【００３１】ステップＳ１０７のNG判定時処理において
は、内燃機関の警告灯(MIL)の点灯、及び、異常判定記
録を不揮発性のメモリに保存する。一方、ステップＳ１
０６のOK判定時処理では、診断が終了したこと、及び、
正常判定記録を不揮発性のメモリに記録する。
【００３２】この図７の劣化判定の制御フローチャート
によれば、ステップＳ１０１の診断条件を設けること
で、エンジン停止後のＨＣ吸着触媒の温度が高く、吸着
性能が発揮できない状況での診断を禁止することで、誤
診断を防止できる。また他のデバイスの故障によって起
こる誤診断（例えばプリ触媒に異常が起こると、ＨＣ吸
着触媒に、常にＨＣが流入するために誤診断を起こす可
能性がある）も防止できる。また、ステップＳ１０３の
診断禁止条件を設けることで、ＨＣ脱離に影響を与える
運転条件を検知した場合には、劣化判定を禁止して、誤
診断を防止する。
【００３３】図８は、劣化指標演算に用いる温度勾配に
ついての説明図である。勾配１は、触媒に吸着した水が
蒸発している間の勾配を示している。ここで、勾配１
は、３つの熱要素の影響を受ける、一つは触媒に流入す
る排気熱、もう一つは水が蒸発する時の気化熱、もう一
つは脱離ＨＣの反応熱（吸着時および浄化時に発生）で
ある。水蒸発時には流入する排気熱量は低く、また気化
熱は触媒の劣化状態に影響しないので、勾配１は脱離Ｈ
Ｃの反応熱との相関が大きい。より詳しく言うと、水が
蒸発するときの気化潜熱によって触媒温度が冷やされる
と、脱離ＨＣの再吸着あるいは新たに触媒に流入したＨ
Ｃの吸着による熱発生が生じる。従って勾配１の大きさ
が大きいほど、触媒の吸着性能が高いことを示してお
り、勾配１をＨＣ吸着触媒の劣化指標とすることができ
る。
【００３４】また、勾配２は、水蒸発後の勾配であり、
勾配２は、勾配１とは逆に、浄化量が少ないときほど急
峻に立ち上がる。これは触媒に流入する排気と触媒の熱
伝達特性に起因しており、浄化量が減少すると、触媒温
度と流入排気温度の差が拡大して、水蒸発後の熱伝達量
が増加する。このため触媒の温度は、急峻に上昇するの
で、勾配２からも劣化指標が演算できる。
【００３５】新品触媒においては、触媒表面に吸着して
いる水あるいはＨＣが多く、またゼオライトも破壊され
ていないために熱容量が大きくなることも新品の温度上
昇が緩やかになる一因である。また、ここで、図８の温
度Tc_lo,Tc_mi,Tc_hiは、それぞれＨＣが脱離し始める
温度、水の蒸発が終わる温度、ＨＣ脱離が終わる温度を
示しており、車両の初期状態が、FTPモード試験と同条
件であれば、触媒下流数cmの位置で、Tc_loは約50℃、T
c_miは約80℃、Tc_hiは約２５０℃程度である。
【００３６】以下、これらの性質に着目して劣化指標を
演算する方法について説明する。図９は、勾配１に基づ
いて劣化指標を演算する場合の制御フローチャートを示
している。ステップＳ２０１では、ＨＣ脱離期間中かつ
水が蒸発中であるか否かを判定し、条件が成立していれ
ば、ステップＳ２０２以降を実施し、そうでなければ、
ステップＳ２０２以降を実施せずに、演算処理を終了す
る。
【００３７】より具体的には、ステップＳ２０１は、触
媒性能によって決まる脱離開始温度Tc_lo（約５０℃、
温度センサの位置により若干ずれる場合あり）及び水の
蒸発温度Tc_mi（約８０℃、センサ位置および大気圧に
より若干ずれる場合あり）の間に設定すればよい。
【００３８】ステップＳ２０２では、劣化指標として勾
配の平均を演算する場合を示した。より具体的には、触
媒温度を周期ＳＴでサンプリングし、前回値T(n-1)との
差から勾配ΔT(n)を求めて、サンプリング毎に積算す
る、その積算値をサンプル数k1で割れば良い。なお、こ
こでの劣化指標は、平均に限定するものではなく、最頻
値や中心値など別の統計的な代表値を用いても良い。ス
テップＳ２０３においては、サンプル数k1が所定値k1_l
imit以上であれば、ステップＳ２０４に進み、劣化演算
完了フラグFT1CFをセットする。
【００３９】一方、図７のステップＳ１０４において、
図１０の制御フローチャートに示すような処理を行うこ
とで劣化判定ができる。ステップＳ３０１において、劣
化指標１と排気クライテリアに応じて設定される診断し
きい値とを比較する。ここで劣化指標が診断しきい値よ
りも小さければ、ＨＣ吸着触媒１０の劣化と判定し、ス
テップＳ３０２で、ＮＧ判定フラグFNGＨＣCATをセット
する。またより診断を正確にするためには、診断しきい
値をＨＣ脱離期間中の空気流量の積算値あるいは最大値
で補正することが望ましい。
【００４０】例えば、図１１の制御フローチャートに示
したように、ステップＳ４０１で診断しきい値を補正
（例えば、図１２（ａ）に示すように、空気流量の積算
値にもとづき補正、あるいは、図１２（ｂ）に示すよう
に、空気流量の最大値で補正）すれば、運転条件に左右
されずに、ＨＣ吸着触媒１０の診断ができる。図１１の
ステップ４０２とステップ４０３は、図１０のステップ
３０１とステップ３０２と同じである。また、図１３に
示したように、プリ触媒９の劣化指標に基づいて診断し
きい値を補正することで、プリ触媒１０の劣化に左右さ
れずに、ＨＣ吸着触媒１０が診断できる。
【００４１】図１４は、プリ触媒９の劣化指標を計算す
る制御フローチャートを示している。ステップＳ５０１
では、ＨＣ脱離期間中であるか否かを判定し、脱離期間
中であれば、ステップＳ５０２以降を実施し、脱離期間
中でなければ、ステップＳ５０２以降を実施しない。ス
テップＳ５０２では、カウンタ演算により脱離に要した
時間（脱離時間）を測定し、ステップＳ５０３では、脱
離時間と脱離期間中に吸入した空気流量の積算値（総空
気流量）のマップから劣化指標を演算する。
【００４２】図１５は、プリ触媒の劣化指標と脱離時間
に対する総空気流量のマップを示したものである。脱離
時間が長ければ長いほどプリ触媒劣化指標を大きく、ま
た同じ離脱時間でも総空気流量が大きいほど劣化指標を
大きくすることにより、運転条件による影響を補正でき
る。以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本
発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することな
く、設計において種々の変更ができるものである。
【００４３】例えば、これまで、図８の勾配１に基づい
た診断方法について説明してきたが、勾配２の統計的な
代表値（平均値等）から劣化指標２を演算し、運転条件
およびプリ触媒の劣化を考慮して補正した診断しきい値
と劣化指標２を比較することによってもＨＣ吸着触媒１
０の劣化を診断できる。
【００４４】また、別の劣化指標として、勾配１と勾配
２の比に基づいた劣化指標３を演算し、運転条件および
プリ触媒９の劣化を考慮して補正した診断しきい値と比
較することによっても、ＨＣ吸着触媒１０の劣化を診断
できる。特に、劣化指標３は、外気温度の影響を受けに
くく、より正確な診断ができる。
【００４５】更に、ここでは、劣化指標を一つだけ演算
して、診断しきい値と比較する方法を説明したが、複数
の劣化指標を演算し、運転条件によって、一つ以上の劣
化指標を選択して劣化を判定することもできる。例え
ば、急なアクセル操作を水の蒸発中に行ったときは、勾
配１に基づく劣化指標で判定することを禁止し、勾配２
に基づく劣化指標で判定するようにするなどとしても良
い。
【００４６】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明の内燃機関の診断装置は、ＨＣ吸着触媒からＨＣを脱
離している間の温度が５０℃〜２５０℃間のＨＣ吸着触
媒の温度変化状態によりＨＣ吸着触媒の劣化を診断する
ことができる。即ち、ＨＣ吸着触媒のＨＣ離脱時の反応
熱（劣化により反応熱が低下）に着目したことで、ＨＣ
吸着触媒のＨＣの浄化能力を正確に診断することのでき
ると共に、ＨＣ吸着触媒よりも上流に設置された浄化触
媒の劣化状態に左右されずにＨＣ吸着触媒の診断を行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＨＣ吸着触媒の浄化原理図であり、（ａ）は低
温時の状態で、（ｂ）は高温時の状態。
【図２】ＨＣ吸着触媒の吸着率・浄化率と温度変化との
特性図。
【図３】ＨＣ吸着触媒の正常と劣化とのパターン。
【図４】本発明の診断装置を筒内噴射型内燃機関に適用
した一実施形態の内燃機関のシステム構成図。
【図５】図４の診断装置に基づく排気ＨＣと始動時から
の時間との対応図。
【図６】図４の内燃機関の診断装置に基づくＨＣ吸着触
媒のＨＣ脱離時の温度と始動時からの時間との対応図。
【図７】図４の内燃機関の診断装置の診断手順を示す制
御フローチャート。
【図８】図４の内燃機関の診断装置に基づくＨＣ吸着触
媒のＨＣ脱離時の温度（温度勾配）と始動時からの時間
との対応図。
【図９】図４の内燃機関の診断装置に基づくＨＣ吸着触
媒のＨＣ脱離時の温度（温度勾配）を用いた劣化指標を
演算する制御フローチャート。
【図１０】図７の制御フローチャートの劣化判定処理の
部分を示す制御フローチャート。
【図１１】図１０の劣化判定処理に診断しきい値を補正
を付加した制御フローチャート。
【図１２】運転条件によって診断しきい値を補正する一
例のマップ。
【図１３】触媒劣化によって診断しきい値を補正する例
のマップ。
【図１４】図４の内燃機関の診断装置のプリ触媒の劣化
指標を演算する制御フローチャート。
【図１５】図１４の劣化指標と運転条件との関係図。
【符号の説明】
１…内燃機関，２…温度センサ，３…空燃比センサ、４
…スロットル，５…空気量センサ，６…ピストン，７…
クランク軸，８…クランク角度センサ，９…プリ触媒
(浄化触媒)，１０…ＨＣ吸着触媒，１１…インジェク
タ，１２…点火プラグ，１３…ＥＣＵ
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｐ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｚ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｚ (72)発明者 高久 豊 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 3G084 AA03 BA05 BA09 BA13 BA15 BA17 BA24 BA33 CA01 CA02 CA03 CA05 CA07 DA10 DA27 EA11 EB01 EB22 EC04 FA07 FA20 FA26 FA29 FA33 FA36 FA38 3G091 AA17 AA23 AA24 AA28 AB03 AB10 BA03 BA14 BA15 BA19 BA32 BA33 BA34 CA26 CB07 DA08 DA10 DB05 DB06 DB07 DB08 DB09 DB11 DB13 EA01 EA05 EA16 EA18 EA19 EA26 EA30 EA31 EA34 FA02 FA04 FA06 FB02 FB03 FC02 FC04 FC07 FC08 GB04W GB09Y HA08 HA18 HA19 HA36 HA37 HA38 HA39 4D048 AA18 AB01 BA11X BA19X BA30X BA31X BA33X BA41X CC32 CC44 CD06 DA01 DA02 DA03 DA05 DA08 DA13 DA20 EA04

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気管に設置された浄化触媒
    と、低温時に吸着したＨＣを高温時に脱離し浄化すると
    共に前記浄化触媒よりも下流に直列に設置されたＨＣ吸
    着触媒と、を備えた内燃機関の診断装置であって、 該診断装置は、前記ＨＣ吸着触媒からＨＣを脱離してい
    る間（ＨＣ脱離期間の間）、該ＨＣ吸着触媒の温度に基
    づいてＨＣ吸着触媒の劣化を診断することを特徴とする
    内燃機関の診断装置。
  2. 【請求項２】 内燃機関の排気管に設置された浄化触媒
    と、低温時に吸着したＨＣを高温時に脱離し浄化すると
    共に前記浄化触媒よりも下流に直列に設置されたＨＣ吸
    着触媒と、を備えた内燃機関の診断装置であって、 該診断装置は、前記ＨＣ吸着触媒の温度が５０℃〜２５
    ０℃間にある時の温度勾配に基づいて前記ＨＣ吸着触媒
    の劣化を診断することを特徴とする内燃機関の診断装
    置。
  3. 【請求項３】 前記内燃機関は、前記ＨＣ吸着触媒の温
    度を検出する温度検出器を備え、該温度検出器の検出に
    基づいて前記ＨＣ吸着触媒の劣化を診断することを特徴
    とする請求項１又は２に記載の内燃機関の診断装置。
  4. 【請求項４】 前記診断装置は、前記ＨＣ吸着触媒に吸
    着された水分が蒸発している間の温度勾配を算出し、該
    温度勾配と予め設定した診断しきい値とを比較して、前
    記温度勾配が前記診断しきい値よりも小さいとき、前記
    ＨＣ吸着触媒を劣化と判定することを特徴とする請求項
    １乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の診断装置。
  5. 【請求項５】 前記診断装置は、前記ＨＣ吸着触媒に吸
    着された水分が蒸発した後の温度勾配を算出し、該温度
    勾配と予め設定した診断しきい値とを比較して、前記温
    度勾配が前記診断しきい値よりも大きいとき、前記ＨＣ
    吸着触媒を劣化と判定することを特徴とする請求項１乃
    至３のいずれか一項に記載の内燃機関の診断装置。
  6. 【請求項６】 前記診断装置は、前記ＨＣ吸着触媒に吸
    着された水分が蒸発している間の温度勾配と水分が蒸発
    した後の温度勾配とを算出すると共に、前記二つの温度
    勾配の比を予め設定した診断しきい値と比較して、前記
    温度勾配の比が前記診断しきい値よりも大きいとき、前
    記ＨＣ吸着触媒を劣化と判定することを特徴とする請求
    項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の診断装
    置。
  7. 【請求項７】 内燃機関の排気管に設置された浄化触媒
    と、低温時に吸着したＨＣを高温時に脱離し浄化すると
    共に前記浄化触媒よりも下流に直列に設置されたＨＣ吸
    着触媒と、を備えた内燃機関の診断装置であって、 該診断装置は、前記ＨＣ吸着触媒からＨＣが脱離してい
    る間の時間（ＨＣ離脱時間）を計測し、該ＨＣ離脱時間
    を予め設定した診断しきい値よりも大きいとき、前記Ｈ
    Ｃ吸着触媒を劣化と判定することを特徴とする内燃機関
    の診断装置。
  8. 【請求項８】 前記ＨＣ吸着触媒からＨＣが脱離してい
    る間の時間（ＨＣ離脱時間）は、前記ＨＣ吸着触媒が５
    ０℃を越えてから２５０℃に達すまでの時間とすること
    を特徴とする請求項７に記載の内燃機関の診断装置。
  9. 【請求項９】 前記内燃機関は、前記ＨＣ吸着触媒の温
    度を検出する温度検出器を備え、該温度検出器の検出に
    基づいて前記ＨＣ吸着触媒の劣化を診断することを特徴
    とする請求項８に記載の内燃機関の診断装置。
  10. 【請求項１０】 前記診断装置は、前記ＨＣ脱離時間が
    所定時間を越えたとき、前記ＨＣ吸着触媒の劣化の判定
    を禁止することを特徴とする請求項７又８に記載の内燃
    機関の診断装置。
  11. 【請求項１１】 前記診断装置は、前記ＨＣ脱離期間に
    おける前記内燃機関への流入空気流量の積算値又は最大
    値量が予め設定した所定値を越えたとき、前記ＨＣ吸着
    触媒の劣化の判定を禁止することを特徴とする請求項７
    又は８に記載の内燃機関の診断装置。
  12. 【請求項１２】 前記診断装置は、前記ＨＣ脱離期間に
    おける前記内燃機関への流入空気流量に基づいて前記診
    断しきい値を補正することを特徴とする請求項６乃至９
    のいずれか一項に記載の内燃機関の診断装置。
  13. 【請求項１３】 前記しきい値は、前記内燃機関への流
    入空気流量に基づいて補正することを特徴とする請求項
    ４乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の診断装置。
  14. 【請求項１４】 前記診断装置は、前記ＨＣ脱離時間が
    内燃機関に流入する空気量にもとづいて補正された前記
    診断しきい値を越えたとき、前記ＨＣ吸着触媒の上流に
    設置された前記浄化触媒を劣化と判定することを特徴と
    する請求項１２に記載の内燃機関の診断装置。
  15. 【請求項１５】 前記内燃機関は、該内燃機関に流入す
    る空気流量を計測あるいは推定する空気量計測装置を備
    えていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれ
    か一項に記載の内燃機関の診断装置。
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