JP2003524108A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置

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Abstract

(57)【要約】 コントローラ6は触媒3の酸素貯蔵量を実際の特性に合わせて高速成分と低速成分とに分けて演算する。そして、高速成分が一定となるようにエンジン1の目標空燃比を演算し、エンジン1の空燃比制御を行う。触媒3の劣化は、前記空燃比制御の過程で演算される酸素貯蔵量の高速成分を所定回数積算し、その平均値を判定値と比較することで判定する。触媒劣化に対して敏感に変化する高速成分の酸素貯蔵量を積算して劣化判定するため精度の高い判定結果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の所属分野】
本発明は、触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に関する。
【0002】
【発明の背景】
日本国特許庁に1997年に出願された特開平9−228873号は、三元触
媒に吸収されている酸素量(以下、「酸素貯蔵量」)をエンジンの吸入空気量と
触媒に流入する排気の空燃比に基づき推定演算し、触媒の酸素貯蔵量が一定とな
るようにエンジンの空燃比制御を行う技術を開示する。
【0003】 三元触媒のNOx、CO、HCの転換効率を最大に維持するためには触媒雰囲
気を理論空燃比にする必要がある。もし、触媒の酸素貯蔵量を一定に保持される
なら、触媒に流入する排気がリーン側にずれているときは排気中の酸素が触媒に
吸収され、リッチ側にずれているときは触媒に吸収されている酸素が放出される
ので、触媒雰囲気を実質的に理論空燃比に保つことができる。
【0004】 したがって、このような制御を行う排気浄化装置において、触媒の転換効率を
高く維持するために酸素貯蔵量を正確に演算することが要求され、酸素貯蔵量を
演算する種々の手法が提案されている。
【0005】
【発明の概要】
しかしながら、従来の技術ではエンジンの運転状態における触媒特性の変化を
考慮しないで酸素貯蔵量が演算されていたため、例えば触媒温度の変化に伴って
酸素貯蔵量の演算結果に誤差が発生する。結果として、空燃比制御の精度が低下
したり排気エミッションが悪化したりするおそれがあった。さらに、触媒が劣化
したとき、最大酸素貯蔵量が減少するため目標量が相対的に適正値からずれて触
媒の転化効率が低下し、すなわち経時的な排気性能の低下を起こすおそれがあっ
た。
【0006】 本発明の目的は、上記の課題を解決することであり、触媒の高い転換効率が維
持される排気浄化装置を提供することである。
【0007】 上記課題を解決するために本発明は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と
、前記触媒に流入する排気特性を検出するセンサと、マイクロプロセッサとを備
え、前記マイクロプロセッサは、前記検出された排気特性を用いて前記触媒の酸
素貯蔵量について演算し、演算された酸素貯蔵量に基づき、前記触媒の酸素貯蔵
量が所定の目標値となるようにエンジンの目標空燃比を演算し、前記酸素貯蔵量
の所定期間の積算値に基づいて触媒の劣化を判定するようにプログラムされるエ
ンジンの排気浄化装置を提供する。
【0008】 さらに本発明は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と、前記触媒に流入す
る排気特性を検出するセンサと、前記触媒から流出する排気特性を検出する第2
センサと、マイクロプロセッサとを備え、前記マイクロプロセッサは、前記検出
された排気特性を用いて前記触媒の酸素貯蔵量を演算する一方、前記第2センサ
を介して検出した触媒からの排気空燃比がリーン判定値を超えたときは酸素貯蔵
量を最大値に、リッチ判定値を超えたときには酸素貯蔵量を最小値に、それぞれ
初期化するリセット処理を行い、演算された酸素貯蔵量に基づき、前記触媒の酸
素貯蔵量が所定の目標値となるようにエンジンの目標空燃比を演算し、前記リセ
ット処理の頻度を判定値と比較し、前記頻度が判定値よりも大となったときに触
媒の劣化と判定するようにプログラムされるエンジンの排気浄化装置を提供する
【0009】
【好ましい実施例の説明】
図1を参照すると、排気管2には触媒3と、触媒3に位置するフロント広域空
燃比センサ4(以下、フロントA/Fセンサという。)と、リアO2センサ5と
、コントローラ6とが設けられる。
【0010】 エンジン1の吸気管7には、スロットル弁8と、スロットル弁8によって調整
された吸入空気量を検出するエアフローメータ9とが設けられている。加えて、
エンジン1の回転速度を検出するクランク角センサ12が設けられる。
【0011】 触媒3は三元触媒機能を有し、触媒雰囲気が理論空燃比のときにNOx、HC
及びCOを最大効率で浄化する。触媒担体がセリア等の酸素貯蔵材で被覆されて
おり、触媒3は流入する排気の空燃比に応じて酸素の吸収あるいは放出を行う機
能(以下、「酸素貯蔵機能」)を有している。
【0012】 ここで触媒3の酸素貯蔵量は、それぞれの貴金属(Pt、Rh、PD等)に吸
収/放出される高速成分HO2と、酸素貯蔵材に吸収/放出される低速成分LO
2とに分けることができる。低速成分LO2は高速成分HO2に比べて多くの酸
素を貯蔵/放出することができるが、その貯蔵/放出速度は高速成分HO2に比
べて遅いという特性を有している。
【0013】 さらに、これら高速成分HO2及び低速成分LO2は、以下の特性を有してい
る。
【0014】 −酸素吸収時は、高速成分HO2に優先して酸素が吸収され、高速成分HO2
が最大容量HO2MAXに達して酸素を吸収しきれない状態になったら低速成分
LO2に酸素が吸収され始める。
【0015】 −酸素放出時は、高速成分HO2に対する低速成分LO2の比(LO2/HO
2)が所定値未満の場合、すなわち高速成分が比較的多い場合は高速成分HO2
から優先して酸素が放出され、高速成分HO2に対する低速成分LO2の比が所
定値以上の場合は高速成分HO2に対する低速成分LO2の比が変化しないよう
高速成分HO2及び低速成分LO2の両方から酸素が放出される。
【0016】 図2は、触媒の酸素の貯蔵/放出特性の実験結果を示す。縦軸は、高速成分H
O2からの放出量を示し、横軸は、低速成分LO2からの放出量を示す。ほぼ同
じ放出開始点(X1、X2、X3)から実験的に異なる量が放出されるならば、
放出終了点はX1’、X2’、X3’である。低速成分と高速成分の比は、放出
が完了した時点で一定である。
【0017】 結果として、酸素の放出が始まるとき、高速成分が減少するように酸素は高速
成分から放出され、そして低速成分と高速成分の比が所定の比に達すると、この
比が一定に維持されるように、すなわち、酸素は図中の線L上を移動しつつ放出
される。ここで、低速成分は高速成分1に対して5から15、好ましくは約10
である。線Lより下の領域に放出の開始点があるときでさえ、同様な特性で行わ
れる。
【0018】 放出開始点が図Yで示す線Lの左側の領域にあるときに、酸素は開始点と終了
点Y’を結ぶ直線に沿って効果的に放出される。
【0019】 図1を参照すると、触媒3の上流に設けられたフロントA/Fセンサ4は、触
媒3に流入する排気の空燃比に応じて電圧を出力する。触媒3の下流に設けられ
たリアO2センサ5は、触媒3の下流の排気空燃比がしきい値としての理論空燃
比に対してリッチかリーンかを検出する。簡易的なO2センサが触媒3の下流に
設けられる。しかし、空燃比を連続的に検出できるA/Fセンサが代わりに設置
されてもよい。
【0020】 エンジン1には冷却水の温度を検出する冷却水温センサ10が取り付けられて
いる。検出された冷却水温はエンジン1の運転状態を判断するのに用いられる。
また触媒3の触媒温度を推定するのにも用いられる。
【0021】 コントローラ6はマイクロプロセッサ、RAM、ROM、I/Oインターフェ
ース等で構成される。コントローラ6はエアフローメータ9、フロントA/Fセ
ンサ4及び冷却水温センサ10の出力に基づき、触媒3の酸素貯蔵量(高速成分
HO2及び低速成分LO2)を演算する。
【0022】 コントローラ6は、演算した酸素貯蔵量の高速成分HO2が所定量(例えば高
速成分の最大容量HO2MAXの半分)よりも多いときは、エンジン1の空燃比
をリッチ側に変化させ、触媒3に流入する排気の空燃比をリッチ側に変化させ、
高速成分HO2を減少させる。逆に、所定量よりも少ないときはエンジン1の空
燃比をリーン側にシフトさせ、触媒3に流入する排気の空燃比をリーン側に変化
させ、高速成分HO2を増大させ、酸素貯蔵量の高速成分HO2が一定に保たれ
るように維持する。
【0023】 演算誤差により演算された酸素貯蔵量と実際の酸素貯蔵量との間にずれが生じ
るが、コントローラ6は触媒3下流の空燃比に基づき所定のタイミングで酸素貯
蔵量の演算値のリセットを行い、実際の酸素貯蔵量とのずれを修正する。
【0024】 具体的には、リアO2センサ5の出力に基づき触媒3下流の空燃比がリーンで
あると判定されたときは、少なくとも高速成分HO2は最大となっていると判断
し、高速成分HO2を最大容量にリセットする。また、触媒3下流の空燃比がリ
ッチであるとリアO2センサ5によって判定されたときは、高速成分HO2のみ
ならず低速成分LO2からの酸素放出も行われなくなっていることから、低速成
分HO2及び高速成分LO2を最小容量にリセットする。
【0025】 次に、コントローラ6によって行われる制御について詳述する。
【0026】 まず、酸素貯蔵量の演算について説明し、その後で、酸素貯蔵量演算値のリセ
ット、酸素貯蔵量に基づくエンジン1の空燃比制御について説明する。
【0027】 図3に示されるルーチンによれば、ステップS1で、エンジンの各種運転条件
パラメータとして、冷却水温センサ10、クランク角センサ12とエアフローメ
ータ9の出力が読み込まれる。ステップS2で、触媒3の温度TCATがそれら
パラメータに基づき推定される。そして、ステップS3で、推定された触媒温度
TCATと触媒活性温度TACTo(たとえば、300℃)とを比較することに
よって触媒3が活性化したか否かが判断される。
【0028】 その結果、触媒活性温度TACToに達していると判断されたときは、触媒3
の酸素貯蔵量の演算を行うべくステップS4のルーチンに進む。触媒活性温度T
ACToに達しないと判断されたときは、触媒3は酸素の吸収/放出作用を行わ
ないとして処理を終了する。
【0029】 ステップS4では、酸素過不足量O2INを演算するためのサブルーチン(図
4)が実行されて触媒3に流入する排気中の酸素過不足量O2INが演算される
。ステップS5では、酸素貯蔵量の高速成分の酸素放出率Aを演算するためのサ
ブルーチン(図5)が実行され、高速成分の酸素放出率Aが演算される。
【0030】 さらに、ステップS6では酸素貯蔵量の高速成分HO2を演算するためのサブ
ルーチン(図6)が実行され、酸素過不足量O2INと高速成分の酸素放出率A
に基づき高速成分HO2及び高速成分HO2として吸収されずに低速成分LO2
に溢れるオーバフロー酸素量OVERFLOWが演算される。
【0031】 ステップS7では、ステップS6で演算されたオーバフロー酸素量OVERF
LOWに基づき触媒3に流入する排気中の酸素過不足量O2INが全て高速成分
HO2として吸収されたか否かを判断する。そして、酸素過不足量O2INが高
速成分として完全に吸収された場合(OVERFLOW=0)は処理を終了するが
、そうでない場合はステップS8へ進んで低速成分LO2を演算するためのサブ
ルーチン(図7)が実行され、高速成分HO2から溢れ出たオーバフロー酸素量
OVERFLOWに基づき低速成分LO2が演算される。
【0032】 ここでは触媒温度TCATはエンジン1の冷却水温、エンジン負荷、エンジン
回転速度等から推定されるようにしているが、図1に示すように触媒3に温度セ
ンサ11を取り付け、触媒3の温度を直接測定するようにしてもよい。
【0033】 触媒温度TCATが活性温度TACToよりも低いときは酸素貯蔵量を演算し
ないようにしているが、ステップS3を無くして、触媒温度TCATの影響を高
速成分の酸素放出率Aや後述する低速成分の酸素貯蔵放出率Bに反映するように
しても良い。
【0034】 次に、ステップS4から6及びステップS8で実行されるサブルーチンについ
て説明する。
【0035】 図4は、触媒3に流入する排気の酸素過不足量O2INを演算するためのサブ
ルーチンの内容を示す。このサブルーチンでは触媒3上流の空燃比とエンジン1
の吸入空気量に基づき触媒3に流入する排気の酸素過不足量O2INが演算され
る。
【0036】 まずステップS11で、フロントA/Fセンサ4の出力とエアフローメータ9
の出力が読み込まれる。
【0037】 つぎに、ステップS12ではフロントA/Fセンサ4の出力が所定の変換テー
ブルを用いて触媒3に流入する排気の過不足酸素濃度FO2に変換される。ここ
で過不足酸素濃度FO2とは、理論空燃比時の酸素濃度を基準とした相対的な濃
度である。排気空燃比が理論空燃比に等しいときはゼロで、理論空燃比よりリッ
チ側で負、理論空燃比よりリーン側で正の値をとる。
【0038】 ステップS13ではエアフローメータ9の出力が所定の変換テーブルを用いて
吸入空気量Qに変換され、ステップS14ではステップS13で演算した吸入空
気量Qは触媒3に流入する排気の過不足酸素量O2INを演算するためにステッ
プS12で演算した過不足酸素濃度FO2を乗じられる。
【0039】 過不足酸素濃度FO2が上記特性を有することから、過不足酸素量O2INは
、触媒3に流入する排気が理論空燃比のときゼロ、リッチのとき負、リーンのと
き正の値をとる。
【0040】 図5は、酸素貯蔵量の高速成分の酸素放出率Aを演算するためのサブルーチン
を示す。このサブルーチンでは、高速成分HO2からの酸素放出速度が低速成分
LO2の影響を受けることから、低速成分LO2に応じて高速成分の酸素放出率
Aが演算される。
【0041】 まず、ステップS21で高速成分に対する低速成分の比LO2/HO2が所定
値AR(たとえば、AR=10)より小さいか否かが判断される。判断の結果、
比LO2/HO2が所定値ARより小さいと判断された場合、すなわち、高速成
分HO2が低速成分LO2に対して比較的多い場合はステップS22へ進み、高
速成分HO2から酸素が放出されるとして高速成分の酸素放出率Aに1.0がセ
ットされる。
【0042】 これに対し、比LO2/HO2が所定値ARよりも小さくないと判断された場
合は、高速成分HO2に対する低速成分LO2の比が変化しないよう高速成分H
O2及び低速成分LO2から酸素が放出されるので、ステップS23へ進んで高
速成分の酸素放出率Aとして比LO2/HO2が変化しないような値が演算され
る。
【0043】 図6は、酸素貯蔵量の高速成分HO2を演算するためのサブルーチンを示す。
このサブルーチンでは触媒3に流入する排気の酸素酸素過不足量O2INと高速
成分の酸素放出率Aに基づき高速成分HO2が演算される。
【0044】 まず、ステップS31では酸素過不足量O2INの値に基づき高速成分HO2
が酸素を吸収する状態にあるか、あるいは酸素を放出する状態にあるかが判断さ
れる。
【0045】 触媒3に流入する排気の空燃比がリーンであって、酸素過不足量O2INがゼ
ロより大きい場合、高速成分HO2が吸収する状態にあると判断される。そして
、ステップS32に進み、次式(1)により高速成分HO2が演算される。
【0046】
【数1】 HO2=HO2z+O2IN (1) ここで、HO2z:高速成分HO2の前回値 一方、酸素過不足量O2INがゼロ以下の値で、高速成分が酸素を放出する状
態にあると判断された場合はステップS33に進み、次式(2)により高速成分
HO2が演算される。
【0047】
【数2】 HO2=HO2z+O2IN×A (2) ここで、A:高速成分HO2の酸素放出率 ステップS34、S35で、演算されたHO2が高速成分の最大容量HO2M
AXを超えていないか、あるいは最小容量HO2MIN(=0)以下になってい
ないかが判断される。
【0048】 高速成分HO2が最大容量HO2MAX以上になっている場合はステップS3
6に進み、高速成分HO2として吸収されることなく溢れ出るオーバフロー酸素
量(過剰量)OVERFLOWが次式(3)により演算される。
【0049】
【数3】 OVERFLOW=HO2−HO2MAX (3) そして、高速成分HO2が最大容量HO2MAXに制限される。
【0050】 また、高速成分HO2が最小容量HO2MIN以下になっている場合はステッ
プS37に進み、高速成分HO2として吸収されないオーバフロー酸素量(不足
量)OVERFLOWが次式(4)により演算される。
【0051】
【数4】 OVERFLOW=HO2−HO2MIN (4) そして、高速成分HO2が最小容量HO2MINに制限される。なお、ここで
は最小容量HO2MINとして0が与えられているから、高速成分HO2をすべ
て放出した状態で不足する酸素量が負のオーバフロー酸素量として算出されるこ
とになる。
【0052】 また、高速成分HO2が最大容量HO2MAXと最小容量HO2MINの間に
あるときは、触媒3に流入した排気の酸素過不足量O2INは、全て高速成分H
O2として吸収されるので、オーバフロー酸素量OVERFLOWにはゼロが設
定される。
【0053】 ここで、高速成分HO2が最大容量HO2MAXを越え、あるいは最小容量H
O2MIN以下となって高速成分HO2から溢れ出たオーバフロー酸素量OVE
RFLOWは、低速成分LO2として吸収される。
【0054】 図7は酸素貯蔵量の低速成分LO2を演算するためのサブルーチンの内容を示
す。このサブルーチンでは、高速成分HO2から溢れ出たオーバフロー酸素量O
VERFLOWに基づき低速成分LO2が演算される。
【0055】 これによると、ステップS41では低速成分LO2が次式(5)により演算さ
れる。
【0056】
【数5】 LO2=LO2z+OVERFLOW×B (5) ここで、LO2z:低速成分LO2の前回値 B:低速成分の酸素貯蔵放出率 ここで、低速成分の酸素貯蔵放出率Bは1以下の正の値に設定されるが、実際
には貯蔵と放出とで異なる特性を有する。さらに実際の貯蔵放出率は触媒温度T
CAT、低速成分LO2の影響を受けるので、貯蔵率と放出率とをそれぞれ分離
して設定するようにしても良い。その場合、オーバフロー酸素量OVERFLO
Wが正であるとき、酸素が過剰であり、このときの酸素貯蔵放出率Bは、例えば
触媒温度TCATが高いほど、また低速成分LO2が小さいほど大きな値に設定
される。また、オーバフロー酸素量OVERFLOWが負であるとき、酸素が不
足しており、このときの酸素放出率Bは、例えば触媒温度TCATが高いほど、
また低速成分LO2が大きいほど大きな設定される。
【0057】 ステップS42、S43では、高速成分HO2の演算時と同様に、演算された
低速成分LO2がその最大容量LO2MAXを超えていないか、あるいは最小容
量LO2MIN(=0)以下になっていないかが判断される。
【0058】 最大容量LO2MAXを超えている場合はステップS44に進み、低速成分L
O2から溢れる酸素過不足量O2OUTが次式(6)により演算される。
【0059】
【数6】 O2OUT=LO2−LO2MAX (6) そして低速成分LO2が最大容量LO2MAXに制限される。酸素過不足量O
2OUTはそのまま触媒3の下流に流出する。
【0060】 低速成分LO2が最小容量以下になっている場合はステップS45へ進み、低
速成分LO2が最小容量LO2MINに制限される。
【0061】 次に、コントローラ6が行う酸素貯蔵量の演算値のリセットについて説明する
。所定条件下で酸素貯蔵量の演算値のリセットを実行することにより、それまで
に蓄積された演算誤差が解消され、酸素貯蔵量の演算精度を高めることが可能と
なる。
【0062】 図8はリセット条件を判断するためのルーチンの詳細を示す。このルーチンは
、触媒3下流の排気空燃比から酸素貯蔵量(高速成分HO2及び低速成分LO2
)のリセット条件が成立したか否かを判定し、フラグFrich及びフラグFl
eanのセットを行うものである。
【0063】 まず、ステップS51で触媒3下流の排気空燃比を検出するリアO2センサ5
の出力が読み込まれる。そして、ステップS52でリアO2センサ出力RO2と
リーン判定しきい値LDTが比較され、ステップS53で、リッチ判定しきい値
RDTとの比較が行われる。
【0064】 比較の結果、リアO2センサ出力RO2がリーン判定しきい値LDTを下回っ
ていた場合はステップS54に進んでフラグFleanに酸素貯蔵量のリーンリ
セット条件が成立したことを示す「1」が設定される。また、リアO2センサ出
力RO2がリッチ判定しきい値RDTを上回っていた場合はステップS55に進
んでフラグFrichに酸素貯蔵量のリッチリセット条件が成立したことを示す
「1」が設定される。
【0065】 リアO2センサ出力RO2がリーン判定しきい値LDTとリッチ判定しきい値
RDTの間にあるときはステップS56に進んで、フラグFlean及びFri
chにリーンリセット条件、リッチリセット条件が不成立であることを示す「0
」が設定される。
【0066】 図9は酸素貯蔵量をリセットするためのルーチンの内容を示す。
【0067】 これによると、ステップS61、S62でフラグFlean及びFrichの
値の変化に基づきリーンリセット条件あるいはリッチリセット条件が成立したか
否かが判断される。
【0068】 そして、フラグFleanが「0」から「1」に変化し、リーンリセット条件
が成立したと判断された場合はステップS63に進み、酸素貯蔵量の高速成分H
O2が最大容量HO2MAXにリセットされる。このとき、低速成分LO2のリ
セットは行わない。一方、フラグFrichが「0」から「1」に変化し、リッ
チリセット条件が成立したと判断された場合はステップS64に進み、酸素貯蔵
量の高速成分HO2及び低速成分LO2がそれぞれ最小容量HO2MIN、LO
2MINにリセットされる。
【0069】 このような条件でリセットを行うのは、低速成分LO2の酸素吸収速度が遅い
ため、高速成分HO2が最大容量に達すると低速成分LO2が最大容量に達して
いなくても酸素が触媒下流に溢れることから、触媒下流の排気空燃比がリーンに
なった時点では少なくとも高速成分HO2は最大容量になっていると考えられる
からである。
【0070】 触媒下流の排気空燃比がリッチになる時点では、緩やかに酸素を放出する低速
成分LO2からも酸素が放出されていないといえ、高速成分HO2、低速成分L
O2共に酸素を殆ど保持しておらず最小容量になっていると考えられるからであ
る。
【0071】 さらに、コントローラ6が行う空燃比制御(酸素貯蔵量一定制御)について説
明する。
【0072】 図10は酸素貯蔵量から目標空燃比を演算するルーチンの内容を示す。
【0073】 これによると、まずステップS71で、現在の酸素貯蔵量の高速成分HO2が
読み込まれ、ステップS72で、現在の高速成分HO2と高速成分の目標値TG
HO2の偏差DHO2(=触媒3が必要としている酸素過不足量)が演算される
。高速成分の目標値TGHO2は、例えば高速成分の最大容量HO2MAXの2
分の1に設定される。
【0074】 ステップS73では、演算された偏差DHO2が空燃比相当の値に換算され、
エンジン1の目標空燃比T−A/Fが設定される。
【0075】 したがって、このルーチンによると、酸素貯蔵量の高速成分HO2が目標とす
る量に満たない場合はエンジン1の目標空燃比がリーンに設定され、酸素貯蔵量
(高速成分HO2)は増加させられる。これに対し、高速成分HO2が目標とす
る量を超えている場合はエンジン1の目標空燃比がリッチに設定され、酸素貯蔵
量(高速成分HO2)は減少させられる。
【0076】 次に、上記制御を行うことによる全体的な作用について説明する。
【0077】 本発明に係る排気浄化装置にあっては、エンジン1が始動されると触媒3の酸
素貯蔵量の演算が開始し、触媒3の転換効率を最大に維持すべく触媒3の酸素貯
蔵量が一定となるようにエンジン1の空燃比制御が行われる。
【0078】 具体的には、酸素吸収時は、高速成分HO2が優先して吸収し、高速成分HO
2が吸収しきれない状態となったら低速成分LO2が吸収し始めるとして演算が
行われる。酸素放出時は、低速成分LO2と高速成分HO2の比(LO2/HO
2)が一定割合AR以下の場合は高速成分HO2から優先して酸素が放出される
とし、比LO2/HO2が一定割合になったら、その比LO2/HO2を保つよ
うに低速成分LO2と高速成分HO2の両方から酸素が放出されるとして酸素貯
蔵量の演算を行う。
【0079】 演算された酸素貯蔵量の高速成分HO2が目標値よりも多いときは、コントロ
ーラ6はエンジン1の空燃比をリッチ側に制御して高速成分HO2を減少させ、
目標値よりも少ないときは空燃比をリーン側に制御して高速成分HO2を増大さ
せる。
【0080】 この結果、酸素貯蔵量の高速成分HO2が目標とする値に保たれるので、触媒
3に流入する排気の空燃比が理論空燃比からずれたとしても、応答性の高い高速
成分HO2から直ちに酸素が吸収あるいは放出されて触媒雰囲気が理論空燃比方
向に修正され、触媒3の転換効率が最大に保たれる。
【0081】 さらに、演算誤差が累積すると演算された酸素貯蔵量が実際の酸素貯蔵量とず
れてくるが、触媒3下流がリッチあるいはリーンになったタイミングで酸素貯蔵
量(高速成分HO2及び低速成分LO2)のリセットが行われ、演算値と実際の
酸素貯蔵量とのずれが修正される。
【0082】 図11は上記酸素貯蔵量一定制御を行ったときの高速成分HO2の変化の様子
を示したものである。
【0083】 この場合、時刻t1では、リアO2センサ5aの出力がリーン判定しきい値以下
となりリーンリセット条件が成立するので、高速成分HO2が最大容量HO2M
AXにリセットされる。ただし、このとき低速成分LO2は最大になっていると
は限らないので低速成分LO2のリセットは行われない(図示せず)。
【0084】 時刻t2、t3では、リアO2センサ5aの出力がリッチ判定しきい値以上とな
ってリッチリセット条件が成立するので、酸素貯蔵量の高速成分HO2が最小容
量(=0)にリセットされる。このとき低速成分LO2も最小容量にリセットさ
れる(図示せず)。
【0085】 このように、触媒3の下流の排気の空燃比がリッチあるいはリーンになったタ
イミングで酸素貯蔵量の演算値のリセットが行われ、実際の酸素貯蔵量とのずれ
が修正される結果、触媒の酸素貯蔵量の演算精度がさらに向上し、酸素貯蔵量を
一定に保つための空燃比制御の精度も高められ、触媒の転換効率を高く維持され
る。
【0086】 以上は本発明が前提とする排気浄化装置の一例を示したもので、本発明ではこ
のような触媒の酸素貯蔵量を一定に制御する排気浄化装置において、その触媒の
劣化を精度良く判定することを目的としている。以下、この点につき図12以下
の図面を用いて説明する。
【0087】 図12は触媒劣化判定のための第1の実施形態の処理ルーチンであり、図10
の空燃比制御の処理と同期して周期的に実行される。また、図13は前記処理ル
ーチンが実行された時の酸素貯蔵量がどのように変化するかを示した図である。
この実施形態では、基本的には酸素貯蔵量の高速成分を予め定めた回数だけサン
プリングし、その積算値から算出した酸素貯蔵量の平均値が触媒の劣化を判定す
るために所定の判定値と比較される。
【0088】 この処理では、まずステップS81で、劣化判定の許可条件を判断する。これ
は例えば触媒3が活性状態にあるか否かを水温または触媒温度等に基づいて判断
し、触媒活性状態のときには劣化判定を許可することでなされる。酸素貯蔵量の
積算値SUMHO2と積算数管理のためのカウンタCsumをそれぞれ0に初期
化し、次の劣化判定領域条件の判断に移行する(ステップS82、S83)。劣
化判定領域条件は、例えばエンジン回転速度、燃料噴射量、車速、空燃比制御状
態などである。判定は、これらから判定される運転条件が予め定めた条件にある
か否かにより行う。この方法では、減速時の燃料カット中などの判定に不適当で
ある運転条件を除外され、適切な劣化判定が行い得るようにしている。劣化判定
許可条件を満たさない場合には今回の処理を終了し、条件を満たすまで待機状態
となる。
【0089】 触媒の劣化が判定されるときは、まずステップS84で酸素貯蔵量が上述した
リッチリセット後の制御中であるか、またはリーンリセット後の制御中であるか
を判定する。これは、例えば図9の処理で使用されるフラグFrichおよびF
leanを参照することで判定する。すなわち、フラグFrich=1かつFl
ean=0のときには制御はリッチリセット後になされており、Frich=0
かつFlean=1のときには制御はリーンリセット後である。ここで、制御が
リッチリセット後である場合には、ステップS85で積算値SUMHO2に酸素
貯蔵量HO2が加算されSUMHO2を更新する処理を行う。一方、制御がリー
ンリセット後である場合には、触媒の最大酸素貯蔵量HO2MAXから酸素貯蔵
量HO2を減じた結果が積算値SUMHO2に加算されSUMHO2を更新する
(ステップS86)。なお、図13で記号Rはリッチリセット時、記号Lはリー
ンリセット時を示しており、この例では劣化判定処理はリッチリセットの直前に
開始している。
【0090】 ステップS87、S88で、上記積算値SUMHO2の演算処理は、カウンタ
値Csumが予め定めたサンプリング回数Ncに達するまで繰り返し行われる。
すなわち、この処理により、単位時間当たりの酸素貯蔵量HO2をNc回だけ積
算する。
【0091】 次に、このようにして求めた積算値SUMHO2が酸素貯蔵量HO2の平均値
AVHO2を演算するためにサンプリング回数Ncで除され(ステップS89)
、この平均値AVHO2は予め定めた判定値との比較される。もしAVHO2>
判定値であれば劣化は許容レベルであるのでそのまま今回の処理を終了し、AV
HO2<判定値であれば触媒は劣化していると判定する(ステップS810、S
811)。この劣化判定の結果は、例えば車両の自己診断装置に記憶させる。も
しくはモニターランプ等により運転者にリアルタイムで警告するようにしてもよ
い。図13では平均値AVHO2が判定値よりも大きく、すなわち触媒劣化はO
Kの判定結果を示している。
【0092】 このように本実施例では、触媒の酸素貯蔵量は、Pt、Rh、Pd等の触媒貴
金属に比較的高速で吸収または放出される高速成分と、セリア等の酸素貯蔵材に
比較的低速で吸収または放出される低速成分とに分けられる。高速成分は触媒か
らの貯蔵率または放出率(以下「貯蔵放出率」という。)が低速成分に比較して
高いので、空燃比変化や触媒劣化に対する貯蔵量変化が敏感である。したがって
、酸素貯蔵量の高速成分の積算結果を用いることにより、応答良く触媒の劣化を
判定することができる。
【0093】 酸素貯蔵量の積算値から劣化判定を行う手法としては、積算値そのものに対す
る判定基準値を設けて判定するものとしてもよいが、積算値から酸素貯蔵量の平
均値を算出し、これを判定値と比較して判定をする。これにより信頼度の高い劣
化判定を可能とする。
【0094】 酸素貯蔵量の演算結果など、空燃比および酸素貯蔵量の制御過程で用いられる
ものの他には劣化を判定するための検出パラメータを処理する必要がない。その
ため劣化判定のための処理プログラムを簡素化できる。
【0095】 さらに、酸素貯蔵量の全量を、酸素の吸収放出率が比較的高い高速成分と酸素
の吸収放出率が高速成分よりも低い低速成分とから演算するように構成した。そ
のため、さらに精度良く触媒の劣化を判定することができる。
【0096】 図14は触媒劣化判定のための第2の実施形態の処理ルーチンであり、図10
の空燃比制御の処理と同期して周期的に実行される。また、図15は前記処理ル
ーチン実行時の酸素貯蔵量がどのように変化するかを示したタイムチャートであ
る。この実施形態では、酸素貯蔵量の高速成分をリセット処理毎に予め定めた回
数だけサンプリングし、その積算値から算出した酸素貯蔵量の平均値を判定値と
比較することで触媒の劣化を判定する。
【0097】 この処理では、まず図12と同様にして劣化判定の許可条件を判断し(ステッ
プS91)、触媒活性状態で劣化判定が許可される時には、酸素貯蔵量の積算値
SUMHO2と積算数管理のためのカウンタCresをそれぞれ0に初期化する
。次の劣化判定領域条件の判断に移行する(ステップS92、S93)。劣化判
定領域条件は図12と同様であり、エンジン回転速度を含む各種運転状態パラメ
ータに基づいて判定する。劣化判定許可条件を満たさない場合には今回の処理を
終了し、条件が満たされるまで待機状態となる。
【0098】 触媒の劣化判定では、まずリッチリセットまたはリーンリセットが行われるか
否かを図9の処理で使用されるフラグFrichおよびFleanを参照して判
断する(ステップS94)。ここでフラグFrichが0から1に反転したとき
にはリッチリセットが、Fleanが0から1に反転したときはリーンリセット
がそれぞれなされる。リーンリセット処理がなされる場合には、リセット直前の
酸素貯蔵量HO2が積算値SUMHO2に加算され、SUMHO2を更新する(
ステップS95)。これに対してリッチリセット処理がなされる場合には、リセ
ット直前の酸素貯蔵量HO2が最大酸素貯蔵量HO2MAXから減じたものを積
算値SUMHO2に加算されSUMHO2を更新する(ステップS96)。
【0099】 上記積算値SUMHO2の演算処理は、カウンタ値Cresが予め定めた回数
Nrに達するまで繰り返し行われる(ステップS97、S98)。すなわち、こ
の処理により、リッチリセットまたはリーンリセットの処理がNr回行われる間
のリセット直前の酸素貯蔵量HO2が積算される。
【0100】 次に、このようにして求めた積算値SUMHO2を検出回数Nrで除して酸素
貯蔵量HO2の平均値AVHO2を演算し(ステップS99)、この平均値AV
HO2と予め定めた判定値との比較に基づき、AVHO2>判定値であれば劣化
レベルは許容であるのでそのまま今回の処理を終了し、AVHO2<判定値であ
れば触媒は劣化していると判定する(ステップS910、S911)。この劣化
判定結果は、例えば車両の自己診断装置に記憶させる。またはモニターランプ等
により運転者にリアルタイムで警告するようにしてもよい。図15では平均値A
VHO2が判定値よりも大きく、すなわち劣化なしの判定結果を示している。
【0101】 本実施例のように、酸素貯蔵量を初期化するリセット処理毎の酸素貯蔵量を積
算して劣化を判定するように構成した場合には、リセット処理毎に、例えばその
直前の酸素貯蔵量を検出してこれを積算してゆくことにより、リセット処理に伴
い大きく変動した酸素貯蔵量を除外して積算値を求めることができ、したがって
より精度の高い劣化検出が行える。リセットがなされたかどうかに関わらず予め
定めた時間帯またはサンプリング回数の間の酸素貯蔵量の積算値を求めるように
構成してもよく、その場合にはリセット処理を待たずに劣化判定が可能となるの
で劣化判定時間を短縮することができる。
【0102】 図16は触媒劣化判定のための第3の実施形態の処理ルーチンであり、図10
の空燃比制御の処理と同期して周期的に実行される。この実施形態では、高速成
分のリセット処理の頻度を検出し、これを判定値と比較することで触媒の劣化を
判定する。
【0103】 この処理では、まず図12と同様にして劣化判定の許可条件を判断し(ステッ
プS101)、触媒活性状態の劣化判定が許可された時には、リセット処理間隔
の積算値SUMTintと積算数管理のためのカウンタCintはそれぞれ0に
初期化されたのち、次の劣化判定領域条件の判断に移行する(ステップS102
、S103)。前記劣化判定領域条件は図12と同様であり、エンジン回転速度
を含む各種運転状態パラメータに基づいて判定される。前記劣化判定許可条件が
満たされない場合には今回の処理を終了し、条件が満たされるまで待機状態とな
る。
【0104】 触媒の劣化判定にあたっては、まずリッチリセットまたはリーンリセットの有
無を検出し、何れかの処理がなされたときには次のリセット処理が開始されるま
での時間Tintが計測される(ステップS104)。これは、例えば図9の処
理で使用されるフラグFrichおよびFleanを参照して、図13のRL間
または図15のLR間の時間を計測する。
【0105】 次いで、この時間計測を1回行う毎に計測結果Tintは積算値SUMTin
tに加算されてSUMTintを更新するとともに、カウンタ値Cintを加算
する。この処理を、カウンタ値Cintが予め定めた回数Niに達するまで繰り
返し、すなわちリセット処理時間間隔TintをNi回分だけ積算する(ステッ
プS105、S107)。
【0106】 次に、このようにして求めた積算値SUMTintは検出回数Niで除されリ
セット時間間隔の平均値AVINTを演算する(ステップS108)。この平均
値AVHINTは予め定めた判定値と比較される。AVINT>判定値であれば
劣化レベルが許容であるのでそのまま今回の処理を終了し、AVINT<判定値
であれば触媒劣化であると判定する(ステップS109、S110)。この劣化
判定結果は、例えば車両の自己診断装置に記憶させるか、またはこの結果に基づ
いてモニターランプ等により運転者にリアルタイムで触媒劣化を警告する。
【0107】 この実施形態では、触媒の劣化が進行すると酸素貯蔵量が減少することから空
燃比制御の過程で触媒内雰囲気の空燃比変動幅が大きくなり、リーン判定値また
はリッチ判定値が超えられる頻度、すなわちリセット処理の頻度が増大する。し
たがって、このリセット処理の頻度を監視し、これが予め定めた基準値よりも大
となったことで触媒の劣化判定を行う。
【0108】 また、酸素貯蔵量の演算結果など、空燃比および酸素貯蔵量の制御過程で用い
られるものの他には劣化判定のための検出パラメータを処理する必要がないので
、劣化判定のための処理プログラムを簡素化できる利点もある。
【0109】 さらに、酸素貯蔵量の全量を、酸素の吸収放出率が比較的高い高速成分と酸素
の吸収放出率が高速成分よりも低い低速成分とから演算するように構成したため
、さらに精度良く触媒の劣化を判定することができる。
【0110】 日本国特許出願2000−49185号(2000年2月25日出願)の全内
容はここに引用例として包含される。
【0111】
【産業上の利用可能性】
以上のように、本発明にかかるエンジンの排気浄化装置は、排気酸素センサの
出力反転に依存することなく触媒の劣化判定が可能なエンジンの排気浄化装置と
して有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る排気浄化装置の概略構成図である。
【図2】 触媒の放出特性を示す図である。
【図3】 触媒の酸素貯蔵量を演算するためのルーチンの内容を示したフローチャートで
ある。
【図4】 触媒に流入する排気の酸素過不足量を演算するためのサブルーチンの内容を示
したフローチャートである。
【図5】 高速成分の酸素放出率を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチ
ャートである。
【図6】 酸素貯蔵量の高速成分を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチ
ャートである。
【図7】 酸素貯蔵量の低速成分を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチ
ャートである。
【図8】 リセット条件の判断ルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図9】 酸素貯蔵量のリセットを行うためのルーチンの内容を示したフローチャートで
ある。
【図10】 酸素貯蔵量から目標空燃比を演算するルーチンの内容を示したフローチャート
である。
【図11】 酸素貯蔵量一定制御を行ったときにリア酸素センサ出力、高速成分の変化する
様子を示したタイムチャートである。
【図12】 触媒の劣化判定に関する第1の実施形態の処理ルーチンの内容を示したフロー
チャートである。
【図13】 上記第1の実施形態による処理の様子を示した図である。
【図14】 図12に類似するが、触媒の劣化判定に関する第2の実施形態の処理ルーチン
の内容を示したフローチャートである。
【図15】 図13に類似するが、上記第2の実施形態による処理の様子を示したタイムチ
ャートである。
【図16】 図12に類似するが、触媒の劣化判定に関する第3の実施形態の処理ルーチン
の内容を示したフローチャートである。
【手続補正書】
【提出日】平成14年1月8日(2002.1.8)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0016】 図2は、触媒の酸素の貯蔵/放出特性を示す。 縦軸は、高速成分HO2(貴金属に吸収された酸素量)を示し、横軸は、低速 成分LO2(酸素貯蔵材に吸収された酸素量)を示す。 通常の運転状態において、低速成分LO2はほぼゼロであり、高速成分HO2 のみが図2において矢印A1で示すように触媒中に流入する排気の空燃比に応じ て変化する。高速成分HO2は、例えば、高速成分HO2の最大吸収量の半分と なるように制御される
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0017】 しかしながら、エンジンへの燃料供給停止が実施されたとき、またはエンジン が暖機状態(ホットリスタート)から再始動されたとき、高速成分HO2は最大 吸収量に達し、そして酸素は低速成分LO2に吸収される(図2において矢印A 2で示す。)。酸素貯蔵量は点X1から点X2に変化する
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0018】 酸素が点X2から放出されるとき、酸素は、優先的に高速成分HO2から放出 される。高速成分HO2に対する低速成分LO2の比率が所定値に達したとき( 図2においてX3で示す。)、酸素は高速成分HO2に対する低速成分LO2の 比率が変化しないように、すなわち図中の線L上を移動しつつ酸素が放出される ように、高速成分HO2と低速成分LO2の両方から放出される。ここで線L上 では、高速成分HO2が1に対して低速成分LO2が5から15、好ましくは約 10である
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G084 BA03 BA04 BA09 BA24 CA05 DA04 DA27 EB22 EC04 FA00 FA07 FA20 FA29 FA30 FA33 FA38 3G091 AA17 AB01 BA00 BA33 DB13 DC01 EA01 EA05 EA16 EA18 EA34 EA36 FC01 HA36 HA37 HA38 3G301 JA00 JA33 JB10 NA09 ND01 ND17 PA01Z PD02Z PD03Z PD04A PD04Z PD08Z PD09A PD09Z PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気浄化装置であって、 エンジンの排気通路に設けられた触媒と、 前記触媒に流入する排気特性を検出するセンサと、 マイクロプロセッサとを備え、前記マイクロプロセッサは、 前記検出された排気特性を用いて前記触媒の酸素貯蔵量について演算し、 演算された酸素貯蔵量に基づき、前記触媒の酸素貯蔵量が所定の目標値となる
    ようにエンジンの目標空燃比を演算し、 前記酸素貯蔵量の所定期間の積算値に基づいて触媒の劣化を判定するようにプ
    ログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置において、さらに前記触媒から流出
    する排気特性を検出する第2センサを備え、前記マイクロプロセッサは、この第
    2センサを介して検出した触媒からの排気空燃比がリーン判定値を超えたときは
    酸素貯蔵量を最大値に、リッチ判定値を超えたときには酸素貯蔵量を最小値に、
    それぞれ初期化するリセット処理を行うように制御し、 前記リセット処理毎の酸素貯蔵量の積算値に基づいて触媒の劣化を判定するよ
    うにプログラムされることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記触媒の酸素貯蔵量は
    、酸素の吸収放出率が比較的高い高速成分であることを特徴とするエンジンの排
    気浄化装置。
  4. 【請求項4】 請求項1から3の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置において、前記マイ
    クロプロセッサは、酸素貯蔵量の積算値の平均値とその判定値とを比較し、前記
    積算値が判定値以下であるときに触媒劣化と判定するようにさらにプログラムさ
    れることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  5. 【請求項5】 エンジンの排気浄化装置であって、 エンジンの排気通路に設けられた触媒と、 前記触媒に流入する排気特性を検出するセンサと、 前記触媒から流出する排気特性を検出する第2センサと、 マイクロプロセッサとを備え、前記マイクロプロセッサは、 前記検出された排気特性を用いて前記触媒の酸素貯蔵量を演算する一方、前記
    第2センサを介して検出した触媒からの排気空燃比がリーン判定値を超えたとき
    は酸素貯蔵量を最大値に、リッチ判定値を超えたときには酸素貯蔵量を最小値に
    、それぞれ初期化するリセット処理を行い、 演算された酸素貯蔵量に基づき、前記触媒の酸素貯蔵量が所定の目標値となる
    ようにエンジンの目標空燃比を演算し、 前記リセット処理の頻度を判定値と比較し、前記頻度が判定値よりも大となっ
    たときに触媒の劣化と判定するようにプログラムされることを特徴とするエンジ
    ンの排気浄化装置。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項5の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置において、前
    記触媒の酸素貯蔵量は、酸素の吸収放出率が比較的高い高速成分と酸素の吸収放
    出率が高速成分よりも低い低速成分とから演算されることを特徴とするエンジン
    の排気浄化装置。
  7. 【請求項7】 請求項1、5の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置において、排気特性は
    、空燃比または酸素濃度であることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  8. 【請求項8】 エンジンの排気浄化装置であって、 エンジンの排気通路に設けられた触媒と、 前記触媒に流入する排気特性を検出する手段と、 前記検出された排気特性を用いて前記触媒の酸素貯蔵量を演算する手段と、 演算された酸素貯蔵量に基づき、前記触媒の酸素貯蔵量が所定の目標値となる
    ようにエンジンの目標空燃比を演算する手段と、 前記酸素貯蔵量の所定期間の積算値に基づいて触媒の劣化を判定する手段とを
    備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  9. 【請求項9】 触媒の劣化判定方法であって、 検出された排気特性を用いて前記触媒の酸素貯蔵量を演算し、 演算された酸素貯蔵量に基づき、前記触媒の酸素貯蔵量が所定の目標値となる
    ようにエンジンの目標空燃比を演算し、 前記酸素貯蔵量の所定期間の積算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浄化装置。
  10. 【請求項10】 エンジンの排気浄化装置であって、 エンジンの排気通路に設けられた触媒と、 前記触媒に流入する排気特性を検出する手段と、 前記触媒から流出する排気特性を検出する手段と、 検出された排気特性を用いて前記触媒の酸素貯蔵量を演算する手段と、 前記第2センサを介して検出した触媒からの排気空燃比がリーン判定値を超え
    たときは酸素貯蔵量を最大値に、リッチ判定値を超えたときには酸素貯蔵量を最
    小値に、それぞれ初期化するリセット処理を行う手段と、 演算された酸素貯蔵量に基づき、前記触媒の酸素貯蔵量が所定の目標値となる
    ようにエンジンの目標空燃比を演算する手段と、 前記リセット処理の頻度を判定値と比較し、前記頻度が判定値よりも大となっ
    たときに触媒の劣化と判定する手段とを備えたことを特徴とするエンジンの排気
    浄化装置。
  11. 【請求項11】 触媒の劣化判定方法であって、 検出された排気特性を用いて前記触媒の酸素貯蔵量を演算し、 前記第2センサを介して検出した触媒からの排気空燃比がリーン判定値を超え
    たときは酸素貯蔵量を最大値に、リッチ判定値を超えたときには酸素貯蔵量を最
    小値に、それぞれ初期化するリセット処理を行い、 演算された酸素貯蔵量に基づき、前記触媒の酸素貯蔵量が所定の目標値となる
    ようにエンジンの目標空燃比を演算し、 前記リセット処理の頻度を判定値と比較し、 前記頻度が判定値よりも大となったときに触媒の劣化と判定することを特徴と
    する触媒の劣化判定方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7779621B2 (en) 2006-12-25 2010-08-24 Mitsubishi Electric Corporation Air fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3846375B2 (ja) * 2002-07-10 2006-11-15 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化判定方法
US20040168431A1 (en) * 2004-01-13 2004-09-02 Goralski Christian T. System and method to minimize the amount of NOx emissions by optimizing the amount of supplied reductant
JP2006125279A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関制御装置
BRPI0520348A2 (pt) * 2005-07-07 2009-05-05 Volvo Lastvagnar Ab método, dispositivo e produto de programa de computador para diagnóstico de pelo menos uma unidade de controle de emissão de exaustão
JP3941828B2 (ja) * 2005-09-15 2007-07-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
US7895825B2 (en) * 2006-04-25 2011-03-01 Heesung Engelhard Corporation Method and apparatus for reducing exhaust gas including hydrocarbons during initial cold start period
DE102006041479B4 (de) * 2006-09-05 2023-03-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoff-Speicherfähigkeit einer Abgasreinigungsanlage
DE102006061684A1 (de) * 2006-12-28 2008-07-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Regelung eines Sauerstoff-Füllstands einer Abgasreinigungsanlage
US7900439B2 (en) * 2007-06-08 2011-03-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Exhaust system monitoring methods and systems
JP4877246B2 (ja) * 2008-02-28 2012-02-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP5163754B2 (ja) * 2009-01-07 2013-03-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP5835478B2 (ja) * 2012-05-28 2015-12-24 トヨタ自動車株式会社 触媒劣化判定システム
JP6094438B2 (ja) * 2013-09-27 2017-03-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102014001672A1 (de) * 2014-02-07 2015-08-13 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Brennkraftmaschine
JP6314727B2 (ja) * 2014-07-28 2018-04-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
FR3033364B1 (fr) * 2015-03-03 2018-11-30 Renault S.A.S. Dispositif et procede de regulation de la richesse d'un moteur a combustion interne

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4128718C2 (de) * 1991-08-29 2001-02-01 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Kraftstoffmengenregelung für einen Verbrennungsmotor mit Katalysator
DE4128823C2 (de) * 1991-08-30 2000-06-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Speichervermögens eines Katalysators
US5363646A (en) * 1993-09-27 1994-11-15 Ford Motor Company Engine air/fuel control system with catalytic converter monitoring
US5678402A (en) * 1994-03-23 1997-10-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio control system for internal combustion engines and exhaust system temperature-estimating device applicable thereto
JP3356878B2 (ja) * 1994-05-09 2002-12-16 本田技研工業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
DE19606652B4 (de) * 1996-02-23 2004-02-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren der Einstellung des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit nachgeschaltetem Katalysator
US5966930A (en) * 1996-08-22 1999-10-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Catalyst deterioration-determining system for internal combustion engines
US5842339A (en) * 1997-02-26 1998-12-01 Motorola Inc. Method for monitoring the performance of a catalytic converter
US5842340A (en) 1997-02-26 1998-12-01 Motorola Inc. Method for controlling the level of oxygen stored by a catalyst within a catalytic converter
JP3572961B2 (ja) 1998-10-16 2004-10-06 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7779621B2 (en) 2006-12-25 2010-08-24 Mitsubishi Electric Corporation Air fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine

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