JP2021102944A - 触媒劣化検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に図1〜図7を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。
図1は、本発明の第一実施形態に係る触媒劣化検出装置が設けられた内燃機関を概略的に示す図である。図1に示される内燃機関は火花点火式内燃機関である。内燃機関は車両に搭載される。
排気通路に配置された上流側触媒20及び下流側触媒23は同様な構成を有する。このため、以下、上流側触媒20(以下、単に「触媒20」という)について説明する。触媒20は、酸素を吸蔵可能であり、例えば炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(NOx)を同時に浄化可能な三元触媒である。触媒20は、セラミック、金属等から成る基材(担体)と、触媒作用を有する貴金属(例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等)と、酸素吸蔵能力を有する助触媒(例えばセリア(CeO2)等)とを有する。貴金属及び助触媒は基材に担持される。
触媒20が劣化すると、触媒20の浄化性能が低下し、排気エミッションが悪化する。このため、本実施形態では、触媒20の劣化を検出する触媒劣化検出装置が内燃機関に設けられる。
以下、図5〜図7のフローチャートを参照して、本実施形態において上流側触媒20の劣化を判定するための制御について詳細に説明する。図5は、本発明の第一実施形態における触媒劣化判定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関の始動後、ECU31によって繰り返し実行される。
第二実施形態に係る触媒劣化検出装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る触媒劣化検出装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図8は、本発明の第二実施形態における触媒劣化判定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関の始動後、ECU31によって繰り返し実行される。
第三実施形態に係る触媒劣化検出装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る触媒劣化検出装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第三実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第三実施形態では、図8に示される触媒劣化判定処理の制御ルーチンが実行される。図8のステップS403では、図12に示されるリーン側判定処理が実行され、図8のステップS405では、図13に示されるリッチ側判定処理が実行される。
第四実施形態に係る触媒劣化検出装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る触媒劣化検出装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第四実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
ΔOCA=0.23×(AFup−14.6)×Qi …(1)
ここで、0.23は空気中の酸素濃度であり、14.6は理論空燃比であり、Qiは微小時間における燃料噴射量であり、AFupは上流側空燃比センサ40の出力空燃比である。燃料噴射量QiはECU31から燃料噴射弁11への指令値に基づいて算出される。
ΔOCA=0.23×(AFup−14.6)×Ga/AFup …(2)
ここで、0.23は空気中の酸素濃度であり、14.6は理論空燃比であり、Gaは微小時間における吸入空気量であり、AFupは上流側空燃比センサ40の出力空燃比である。吸入空気量Gaはエアフロメータ39の出力に基づいて算出される。
第三実施形態では、図8に示される触媒劣化判定処理の制御ルーチンが実行される。図8のステップS403では、図16に示されるリーン側判定処理が実行され、図8のステップS405では、図17に示されるリッチ側判定処理が実行される。
20 上流側触媒
22 排気管
31 電子制御ユニット(ECU)
41 下流側空燃比センサ
71 空燃比制御部
72 劣化判定部
Claims (12)
- 内燃機関の排気通路に配置されると共に酸素を吸蔵可能な触媒の劣化を検出する触媒劣化検出装置であって、
前記触媒の下流側に配置されると共に、前記触媒から流出する排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出装置と、
前記触媒に流入する流入排気ガスの空燃比を制御する空燃比制御部と、
前記触媒の劣化を判定する劣化判定部と
を備え、
前記空燃比制御部は、前記流入排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン又はリッチにする劣化判定制御を実行し、
前記劣化判定部は、前記劣化判定制御において前記触媒の酸素吸蔵量が変化しているときに前記空燃比検出装置によって検出された空燃比に基づいて前記触媒の貴金属の劣化を判定する、触媒劣化検出装置。 - 前記空燃比制御部は、前記劣化判定制御として、前記流入排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンにするリーン制御を実行し、
前記劣化判定部は、前記リーン制御において前記触媒の酸素吸蔵量が増加しているときに前記空燃比検出装置によって検出された空燃比、該空燃比の平均値、該空燃比の変化量、又は該空燃比の傾きがリーン側判定値以上である場合に、前記触媒の貴金属が劣化していると判定する、請求項1に記載の触媒劣化検出装置。 - 前記空燃比制御部は、前記劣化判定制御として、前記流入排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチにするリッチ制御を実行し、
前記劣化判定部は、前記リッチ制御において前記触媒の酸素吸蔵量が減少しているときに前記空燃比検出装置によって検出された空燃比、該空燃比の平均値、該空燃比の変化量、又は該空燃比の傾きがリッチ側判定値以下である場合に、前記触媒の貴金属が劣化していると判定する、請求項1に記載の触媒劣化検出装置。 - 前記空燃比制御部は、前記劣化判定制御として、前記流入排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーンにするリーン制御と、前記流入排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチにするリッチ制御とを実行し、
前記劣化判定部は、前記リーン制御において前記触媒の酸素吸蔵量が増加しているときに前記空燃比検出装置によって検出された空燃比、該空燃比の平均値、該空燃比の変化量、又は該空燃比の傾きがリーン側判定値以上である場合に、前記触媒の貴金属が劣化していると判定し、
前記劣化判定部は、前記リッチ制御において前記触媒の酸素吸蔵量が減少しているときに前記空燃比検出装置によって検出された空燃比、該空燃比の平均値、該空燃比の変化量、又は該空燃比の傾きがリッチ側判定値以下である場合に、前記触媒の貴金属が劣化していると判定する、請求項1に記載の触媒劣化検出装置。 - 前記空燃比制御部は前記リーン制御及びリッチ制御を連続的に実行する、請求項4に記載の触媒劣化検出装置。
- 前記劣化判定部は、前記劣化判定制御において、前記空燃比検出装置によって検出された空燃比と理論空燃比との差が上限値に達した場合には、前記触媒の貴金属の劣化を判定しない、請求項1から5のいずれか1項に記載の触媒劣化検出装置。
- 前記空燃比制御部は、前記空燃比検出装置によって検出された空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ判定空燃比以下であるときに前記リーン制御を開始する、請求項2又は4に記載の触媒劣化検出装置。
- 前記触媒の酸素吸蔵量を算出する酸素吸蔵量算出部を更に備え、
前記空燃比制御部は、前記酸素吸蔵量算出部によって算出された酸素吸蔵量が予め定められた最大酸素吸蔵量に達しないように前記リーン制御を実行する、請求項2又は4に記載の触媒劣化検出装置。 - 前記劣化判定部は、前記リーン制御において、前記空燃比検出装置によって検出された空燃比が理論空燃比よりもリーンな上限空燃比に達した場合には、前記触媒の助触媒が劣化していると判定する、請求項7又は8に記載の触媒劣化検出装置。
- 前記空燃比制御部は、前記空燃比検出装置によって検出された空燃比が理論空燃比よりもリーンなリーン判定空燃比以上であるときに前記リッチ制御を開始する、請求項3又は4に記載の触媒劣化検出装置。
- 前記触媒の酸素吸蔵量を算出する酸素吸蔵量算出部を更に備え、
前記空燃比制御部は、前記酸素吸蔵量算出部によって算出された酸素吸蔵量がゼロに達しないように前記リッチ制御を実行する、請求項3又は4に記載の触媒劣化検出装置。 - 前記劣化判定部は、前記リッチ制御において、前記空燃比検出装置によって検出された空燃比が理論空燃比よりもリッチな下限空燃比に達した場合には、前記触媒の助触媒が劣化していると判定する、請求項10又は11に記載の触媒劣化検出装置。
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