JP2024055343A - Deterioration diagnosis method of exhaust emission control catalyst and deterioration diagnosis device of exhaust emission control catalyst - Google Patents
Deterioration diagnosis method of exhaust emission control catalyst and deterioration diagnosis device of exhaust emission control catalyst Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024055343A JP2024055343A JP2022162182A JP2022162182A JP2024055343A JP 2024055343 A JP2024055343 A JP 2024055343A JP 2022162182 A JP2022162182 A JP 2022162182A JP 2022162182 A JP2022162182 A JP 2022162182A JP 2024055343 A JP2024055343 A JP 2024055343A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel ratio
- exhaust
- air
- ammonia
- purification catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 162
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 186
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 157
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 93
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 48
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 56
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 15
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、排気浄化触媒の劣化診断方法及び排気浄化触媒の劣化診断装置に関する。 The present invention relates to a method for diagnosing the deterioration of an exhaust purification catalyst and a device for diagnosing the deterioration of an exhaust purification catalyst.
例えば、特許文献1には、三元触媒の下流側における排ガス中のNOxの濃度をNOx検出手段で測定し、測定されたNOx濃度を用いて三元触媒の劣化診断を行う技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for measuring the concentration of NOx in exhaust gas downstream of a three-way catalyst using a NOx detection means, and diagnosing the deterioration of the three-way catalyst using the measured NOx concentration.
特許文献1においては、内燃機関がリーン運転状態からリッチ運転状態に移行した後、再びリーン運転状態とされるまでの間に検出されるNOx濃度に基づいて、三元触媒の貴金属成分であるPd及びRhのNOx還元能にかかる劣化の度合いを診断している。 In Patent Document 1, the degree of deterioration of the NOx reduction ability of the precious metal components Pd and Rh of the three-way catalyst is diagnosed based on the NOx concentration detected during the period from when the internal combustion engine shifts from a lean operating state to a rich operating state until it returns to a lean operating state.
しかしながら、NOxの濃度を検出するセンサは、一般的にアンモニアに対しても感度をもっている。従って、特許文献1におけるNOx検出手段で検出されたNOx濃度は、アンモニアを含んだ濃度と考えられる。 However, sensors that detect NOx concentrations are generally also sensitive to ammonia. Therefore, the NOx concentration detected by the NOx detection means in Patent Document 1 is considered to be a concentration that includes ammonia.
つまり、特許文献1においては、排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分とを合わせた濃度を排気ガス中のNOx濃度として三元触媒の劣化診断に用いてしまうことになる。そのため、特許文献1における触媒劣化診断は、診断に用いる排気ガス中のNOx濃度の値の精度が悪くなる場合があり、触媒劣化診断を精度良く実施できない虞がある。 In other words, in Patent Document 1, the combined concentration of NOx and ammonia components in the exhaust gas is used as the NOx concentration in the exhaust gas to diagnose deterioration of the three-way catalyst. Therefore, the catalyst deterioration diagnosis in Patent Document 1 may result in poor accuracy of the value of the NOx concentration in the exhaust gas used for diagnosis, and there is a risk that the catalyst deterioration diagnosis cannot be performed accurately.
本発明の排気浄化触媒の触媒劣化診断は、内燃機関の排気通路における排気浄化触媒の下流側に、排気ガス中のNOx濃度とアンモニア濃度に感度を有するアンモニアセンサを備えて診断するものであって、上記排気浄化触媒の下流側もしくは上記排気浄化触媒内における排気空燃比に応じて上記排気浄化触媒の下流側における排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の閾値を設定し、上記排気空燃比が理論空燃比よりもリッチとなる状態にあるときに上記アンモニアセンサで検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が上記閾値以下になった場合、及び上記排気空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態にあるときに上記アンモニアセンサで検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が上記閾値以上になった場合に、上記排気浄化触媒が劣化していると診断する。 The catalyst deterioration diagnosis of the exhaust purification catalyst of the present invention is performed by providing an ammonia sensor that is sensitive to the NOx concentration and ammonia concentration in the exhaust gas downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage of the internal combustion engine, and a threshold value is set for the combined concentration of the NOx component and the ammonia component in the exhaust gas downstream of the exhaust purification catalyst according to the exhaust air-fuel ratio downstream of the exhaust purification catalyst or in the exhaust purification catalyst. When the combined concentration of the NOx component and the ammonia component in the exhaust gas detected by the ammonia sensor is below the threshold value when the exhaust air-fuel ratio is richer than the theoretical air-fuel ratio, and when the combined concentration of the NOx component and the ammonia component in the exhaust gas detected by the ammonia sensor is above the threshold value when the exhaust air-fuel ratio is leaner than the theoretical air-fuel ratio, the exhaust purification catalyst is diagnosed as deteriorated.
排気浄化触媒の内部が理論空燃比よりもリッチな環境下では、触媒反応により排気ガス中のNOx及び水素によってアンモニアが生成され、さらに生成されたアンモニアの一部が酸化反応により窒素等になり、残ったアンモニアが排気浄化触媒の下流側へと流出する。従って、排気浄化触媒が劣化している場合には、排気浄化触媒の内部が理論空燃比よりもリッチな環境下になっても十分な触媒反応が起こらず、排気浄化触媒の下流側へと流出するアンモニアの量も少なくなる。 When the inside of the exhaust purification catalyst is in an environment richer than the theoretical air-fuel ratio, ammonia is produced by the NOx and hydrogen in the exhaust gas through a catalytic reaction, and some of the produced ammonia is converted to nitrogen and the like through an oxidation reaction, with the remaining ammonia flowing out to the downstream side of the exhaust purification catalyst. Therefore, if the exhaust purification catalyst is deteriorated, even if the inside of the exhaust purification catalyst is in an environment richer than the theoretical air-fuel ratio, a sufficient catalytic reaction does not occur, and the amount of ammonia flowing out to the downstream side of the exhaust purification catalyst also decreases.
また、排気浄化触媒の内部が理論空燃比よりもリッチな環境下では、排気浄化触媒の酸素ストレージ能力が劣化していなければ、排気ガス中のNOxは、排気浄化触媒で還元されるため、排気ガス中のNOxが排気浄化触媒の下流側へ流出しにくくなる。 In addition, in an environment where the inside of the exhaust purification catalyst is richer than the theoretical air-fuel ratio, if the oxygen storage capacity of the exhaust purification catalyst has not deteriorated, the NOx in the exhaust gas is reduced by the exhaust purification catalyst, making it difficult for the NOx in the exhaust gas to flow downstream of the exhaust purification catalyst.
一方、排気浄化触媒の内部が理論空燃比よりもリーンな環境下では、排気ガス中のNOxは、排気浄化触媒で還元されず排気浄化触媒の下流側へ流出しやすくなる。 On the other hand, when the inside of the exhaust purification catalyst is in an environment leaner than the theoretical air-fuel ratio, the NOx in the exhaust gas is not reduced by the exhaust purification catalyst and tends to flow out downstream of the exhaust purification catalyst.
本発明によれば、排気浄化触媒の排気空燃比に応じたNOx及びアンモニアに関する特性と、NOx濃度とアンモニア濃度に感度を有するアンモニアセンサの特性と、を利用することで、排気浄化触媒の触媒劣化診断を精度良く実施することができる。 According to the present invention, by utilizing the characteristics of the exhaust purification catalyst related to NOx and ammonia according to the exhaust air-fuel ratio and the characteristics of the ammonia sensor that is sensitive to the NOx concentration and the ammonia concentration, it is possible to perform an accurate catalyst deterioration diagnosis of the exhaust purification catalyst.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、この発明が適用される一実施例の内燃機関1の概略的な構成を示した説明図である。 Below, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Figure 1 is an explanatory diagram showing the general configuration of an internal combustion engine 1 according to an embodiment of the present invention.
内燃機関1は、4ストロークサイクルの火花点火式内燃機関(いわゆるガソリン機関)であって、各気筒に、吸気弁2ならびに排気弁3及び点火プラグ4を備えている。また図示例は、筒内直接噴射式機関として構成されており、筒内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁5が、例えば吸気弁2側に配置されている。なお、内燃機関1は、吸気ポート6へ向けて燃料を噴射するポート噴射型の構成であってもよい。
The internal combustion engine 1 is a four-stroke cycle spark ignition internal combustion engine (a so-called gasoline engine), and each cylinder is equipped with an
各気筒の吸気ポート6に接続された吸気通路7のコレクタ部8上流側には、エンジンコントローラ9からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットルバルブ10が設けられている。吸気通路7のスロットルバルブ10の上流側には、吸入空気量を検出するエアフロメータ11が配置されている。吸気通路7のエアフロメータ11の上流側には、エアクリーナ12が配置されている。
An electronically controlled
各気筒の排気ポート13は、1本の排気通路14として集合し、この排気通路14に、排気浄化のための排気浄化触媒としての三元触媒15が設けられている。三元触媒15は、例えば、微細な通路が形成されたモノリスセラミックス体の表面に触媒金属(貴金属)を含む触媒層をコーティングした、いわゆるモノリスセラミックス触媒である。なお、三元触媒15は、直列に配置された下流側の触媒(いわゆる、床下触媒)をさらに含む構成であってもよい。
The
排気通路14の三元触媒15の入口側つまり三元触媒15よりも上流側の位置には、内燃機関1が排出する排気ガスの空燃比(換言すれば三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比)を検出するための上流側空燃比センサ19が配置されている。この上流側空燃比センサ19は、排気空燃比に応じた出力が得られるいわゆる広域空燃比センサである。
An upstream air-
また、排気通路14の三元触媒15の出口側ないし下流側に、三元触媒15から流出する排気ガス中のアンモニア濃度に感度を有するアンモニアセンサ20が配置されている。一実施例のアンモニアセンサ20は、排気ガス中のNOxの検出が可能ないわゆるNOxセンサと呼ばれる形式のセンサである。つまり、アンモニア濃度及びNOx濃度の双方に感度を有し、両者が1つの検出信号として出力される。また、好ましい一実施例においては、アンモニアセンサ20は、三元触媒15から流出する排気ガスの排気空燃比に応じた出力信号を、アンモニア・NOxの検出信号とは別に出力する構成となっている。つまり、アンモニアセンサ20は、三元触媒15から流出する排気ガスの排気空燃比を検出する下流側空燃比センサとしての機能を有している。この三元触媒15から流出する排気ガスの排気空燃比は、三元触媒15内部の空燃比環境に相当するものとみなされる。 そして、三元触媒15から流出する排気ガスの排気空燃比がリーンであれば、アンモニアセンサ20が出力するアンモニア・NOx検出信号はNOx濃度を示すものとみなされ、三元触媒15から流出する排気ガスの排気空燃比がリッチであれば、アンモニアセンサ20が出力するアンモニア・NOx検出信号はアンモニア濃度を示すものとみなされる。
In addition, an
なお、排気通路14には、アンモニアセンサ20とは別に独立した下流側空燃比センサを備える構成であってもよい。あるいは、三元触媒15の下流側での排気空燃比の検出を行わずに、三元触媒15に流入する排気ガスの排気空燃比(これは上流側空燃比センサ19によって検出される)に基づいて三元触媒15内部の空燃比環境を推定するようにしてもよい。
The
さらに、三元触媒15は、当該三元触媒15の温度を検出するための触媒温度センサ25を備えている。一実施例においては、触媒温度センサ25は、三元触媒15の担体(モノリスセラミックス体)の温度を検出している。なお、このような担体温度を直接に検出する触媒温度センサ25に代えて、三元触媒15の上流側及び下流側の少なくとも一方に排気ガス温度を検出する排気温度センサを設け、排気ガス温度に基づいて三元触媒15の温度を推定する構成であってもよい。あるいは、内燃機関1から三元触媒15に与えられる投入熱量に基づいて三元触媒15の温度を推定することも可能である。
The three-
上流側空燃比センサ19、アンモニアセンサ20、触媒温度センサ25、及びエアフロメータ11の検出信号は、エンジンコントローラ9に入力される。エンジンコントローラ9には、さらに、機関回転速度を検出するためのクランク角センサ21、冷却水温を検出する水温センサ22、運転者に操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ23、等の多数のセンサ類の検出信号が入力されている。エンジンコントローラ9は、これらの入力信号に基づき、燃料噴射弁5による燃料噴射量及び噴射時期、点火プラグ4による点火時期、スロットルバルブ10の開度、等を最適に制御している。
The detection signals of the upstream air-
エンジンコントローラ9は、内燃機関1の種々の制御の中の1つとして、三元触媒15による排気浄化性能を最適化するために三元触媒15の酸素ストレージ量を目標酸素ストレージ量(例えば40~60%付近に設定される)に保つための空燃比制御を行う。空燃比制御においては、上流側空燃比センサ19が検出する排気空燃比(以下、これを上流側排気空燃比と呼ぶ)が目標空燃比に沿うように燃料噴射量がフィードバック制御(例えばPID制御等)される。ここで、目標空燃比は、上流側排気空燃比から推定される三元触媒15の酸素ストレージ量が目標酸素ストレージ量に一致するように演算される。従って、基本的には、三元触媒15の酸素ストレージ量は目標酸素ストレージ量付近に維持される。酸素ストレージ量が目標酸素ストレージ量付近にあるときに、三元触媒15内部の空燃比環境は理論空燃比相当となる。これにより、排気ガス中のCOならびにHCの酸化及びNOxの還元が効果的になされる。
As one of various controls of the internal combustion engine 1, the
酸素ストレージ量は、例えば、三元触媒15の上流側に配置された上流側空燃比センサ19の出力信号と排気流量とに基づいて推定可能である。排気流量は、例えばエアフロメータ11の出力信号から推定可能である。
The amount of oxygen storage can be estimated, for example, based on the output signal of the upstream air-
ここで、三元触媒15の内部が理論空燃比よりもリッチな環境下では、触媒反応により排気ガス中のNOx及び水素によってアンモニアが生成され、さらに生成されたアンモニアの一部が酸化反応により窒素等になり、残ったアンモニアが三元触媒15の下流側へと流出する。従って、三元触媒15が劣化している場合には、三元触媒15の内部が理論空燃比よりもリッチな環境下になっても十分な触媒反応が起こらず、三元触媒15の下流側へと流出するアンモニアの量も少なくなる。
Here, when the inside of the three-
また、三元触媒15の内部が理論空燃比よりもリッチな環境下では、三元触媒15の酸素ストレージ能力が劣化していなければ、排気ガス中のNOxが三元触媒15内で還元されるため、排気ガス中のNOxが三元触媒15の下流側へ流出しにくくなる。
In addition, in an environment where the inside of the three-
一方、三元触媒15の内部が理論空燃比よりもリーンな環境下では、排気ガス中のNOxは、三元触媒15で還元されにくくなり、三元触媒15の下流側へ流出しやすくなる。また、三元触媒15の酸素ストレージ能力(酸素ストレージ量、酸素吸脱着速度)は、三元触媒15の劣化状態に応じて変化する。
On the other hand, when the inside of the three-
従って、三元触媒15の内部が理論空燃比よりもリーンな環境下では、三元触媒15の劣化している場合、三元触媒15で処理できるNOxの量が減少することに起因して、三元触媒15の下流側へと流出するNOxの量が増加する。
Therefore, when the inside of the three-
そこで、このような排気空燃比(三元触媒15から流出する排気ガスの排気空燃比)に応じた三元触媒15におけるNOx処理特性及びアンモニア生成特性を利用して三元触媒15の触媒劣化診断を実施する。
Therefore, a catalyst deterioration diagnosis of the three-
つまり、図2に示すように、排気空燃比に応じて三元触媒15の下流側における排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の閾値である規定値Aを設定し、排気空燃比が理論空燃比よりもリッチとなる状態にあるときにアンモニアセンサ20で検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の瞬時値が規定値A以下になった場合、及び排気空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態にあるときにアンモニアセンサ20で検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の瞬時値が規定値A以上になった場合に、三元触媒15が劣化していると診断する。
In other words, as shown in FIG. 2, a specified value A is set as a threshold value for the combined concentration of NOx and ammonia components in the exhaust gas downstream of the three-
規定値Aは、アンモニアセンサ20で検出された排気空燃比に応じて設定される。規定値Aは、例えば、排気空燃比をパラメータとして規定値Aを割り付けたマップを予め作成しておき、このマップを用いることで求められる。
The specified value A is set according to the exhaust air-fuel ratio detected by the
規定値Aは、排気空燃比が理論空燃比よりもリッチとなる状態では、排気空燃比が小さくなるほど大きくなり、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態では、排気空燃比が大きくなるほど大きくなるよう設定される。 The specified value A is set so that it increases as the exhaust air-fuel ratio decreases when the exhaust air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and increases as the exhaust air-fuel ratio increases when the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
三元触媒15の劣化診断は、エンジンコントローラ9内で行われる。つまり、エンジンコントローラ9は、閾値設定部及び診断部に相当するものである。
The deterioration diagnosis of the three-
図2は、三元触媒15の劣化診断の概要を模式的に示した説明図である。図2に示すように、排気空燃比(三元触媒15から流出する排気ガスの排気空燃比)が理論空燃比よりもリッチとなる状態とは、例えば排気空燃比が理論空燃比より小さい(リッチとなる)所定の第1空燃比(空燃比14.6)よりも小さく(リッチと)なる状態である。なお、第1空燃比の値は、14.6に限定されるものではなく、理論空燃比14.7よりも小さい(リッチとなる)理論空燃比近傍の別に値に設定してもよい。
Figure 2 is an explanatory diagram that shows a schematic overview of the deterioration diagnosis of the three-
排気空燃比(三元触媒15から流出する排気ガスの排気空燃比)が理論空燃比よりもリッチとなる状態にあるときに、アンモニアセンサ20で検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の瞬時値が規定値A未満になった場合には、三元触媒15が劣化していると診断する。
When the exhaust air-fuel ratio (the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the three-way catalyst 15) is in a state richer than the theoretical air-fuel ratio, if the instantaneous value of the combined concentration of NOx components and ammonia components in the exhaust gas detected by the
排気空燃比が第1空燃比よりも小さい状態では、三元触媒15の劣化診断として、三元触媒15の触媒金属(貴金属)の劣化が診断される。
When the exhaust air-fuel ratio is smaller than the first air-fuel ratio, the deterioration of the catalytic metal (precious metal) of the three-
排気空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態とは、例えば排気空燃比が理論空燃比より大きい(リーンとなる)所定の第2空燃比(空燃比14.8)よりも大きく(リーンと)なる状態である。なお、第2空燃比の値は、14.8に限定されるものではなく、理論空燃比14.7よりも大きい(リーンとなる)理論空燃比近傍の別に値に設定してもよい。 The state in which the exhaust air-fuel ratio is leaner than the theoretical air-fuel ratio is, for example, a state in which the exhaust air-fuel ratio is greater (leaner) than a predetermined second air-fuel ratio (air-fuel ratio of 14.8) that is greater (leaner) than the theoretical air-fuel ratio. Note that the value of the second air-fuel ratio is not limited to 14.8, and may be set to another value near the theoretical air-fuel ratio that is greater (leaner) than the theoretical air-fuel ratio of 14.7.
排気空燃比(三元触媒15から流出する排気ガスの排気空燃比)が理論空燃比よりもリーンとなる状態にあるときに、アンモニアセンサ20で検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の瞬時値が規定値Aよりも大きく場合には、三元触媒15が劣化していると診断する。
When the exhaust air-fuel ratio (the exhaust air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the three-way catalyst 15) is leaner than the theoretical air-fuel ratio, if the instantaneous value of the combined concentration of NOx components and ammonia components in the exhaust gas detected by the
排気空燃比が第2空燃比よりも大きい状態では、三元触媒15の劣化診断として、三元触媒15の触媒金属(貴金属)の劣化が診断される。なお、空燃比が第2空燃比よりも大きい状態では、三元触媒15の触媒金属(貴金属)の劣化にともなう三元触媒15の酸素ストレージ能力の劣化も診断されることになる。
When the exhaust air-fuel ratio is greater than the second air-fuel ratio, the deterioration of the catalytic metal (precious metal) of the three-
そして、排気空燃比が第1空燃比以上で第2空燃比以下となるストイキ領域にあるときには、排気空燃比がストイキ状態にあるとして、アンモニアセンサ20で検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の瞬時値が規定値Aよりも大きい場合に、三元触媒15が劣化していると診断する。
When the exhaust air-fuel ratio is in a stoichiometric region, which is equal to or greater than the first air-fuel ratio and equal to or less than the second air-fuel ratio, the exhaust air-fuel ratio is determined to be in a stoichiometric state, and if the instantaneous value of the combined concentration of NOx components and ammonia components in the exhaust gas detected by the
つまり、排気空燃比が理論空燃比となる状態にあるときにアンモニアセンサ20で検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の瞬時値が規定値A以上になった場合には、三元触媒15の性能が劣化していると診断する。
In other words, if the instantaneous value of the combined concentration of NOx and ammonia components in the exhaust gas detected by the
排気空燃比が第1空燃比以上で第2空燃比以下となる状態では、三元触媒15の劣化診断として、三元触媒15の触媒金属(貴金属)の劣化や、三元触媒15における酸素の吸脱着性能(吸脱着速度)の劣化が診断される。つまり、排気空燃比が第1空燃比以上で第2空燃比以下となる状態では、三元触媒15の触媒金属(貴金属)の劣化や三元触媒15における酸素の吸脱着性能(吸脱着速度)の劣化を含む三元触媒15の性能診断が行われることになる。
When the exhaust air-fuel ratio is equal to or greater than the first air-fuel ratio and equal to or less than the second air-fuel ratio, the deterioration of the catalytic metal (precious metal) of the three-
図3は、上述した実施例における触媒劣化診断の流れを示すフローチャートである。 Figure 3 is a flowchart showing the process for diagnosing catalyst deterioration in the above-described embodiment.
ステップS1では、アンモニアセンサ20を用いて三元触媒15の下流側の排気空燃比を検出する。
In step S1, the
ステップS2では、ステップS2で検出された排気空燃比を用いて規定値Aを算出する。 In step S2, the specified value A is calculated using the exhaust air-fuel ratio detected in step S2.
ステップS3では、アンモニアセンサ20を用いて、三元触媒15下流側における排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度を検出する。
In step S3, the
ステップS4では、ステップS1で検出した排気空燃比の値が第1空燃比(14.6)より小さいか否かを判定する。ステップS4において排気空燃比の値が第1空燃比(14.6)より小さい場合には、ステップS5へ進む。ステップS4において排気空燃比の値が第1空燃比(14.6)以上の場合には、ステップS6へ進む。 In step S4, it is determined whether the value of the exhaust air-fuel ratio detected in step S1 is smaller than the first air-fuel ratio (14.6). If the value of the exhaust air-fuel ratio is smaller than the first air-fuel ratio (14.6) in step S4, the process proceeds to step S5. If the value of the exhaust air-fuel ratio is equal to or greater than the first air-fuel ratio (14.6) in step S4, the process proceeds to step S6.
ステップS5では、排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が規定値Aより小さいか否かを判定する。ステップS5において排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が規定値Aより小さい場合は、ステップS7へ進む。ステップS5において排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が規定値A以上の場合は、ステップS1へ進む。 In step S5, it is determined whether the combined concentration of NOx and ammonia components in the exhaust gas is less than a specified value A. If in step S5 the combined concentration of NOx and ammonia components in the exhaust gas is less than the specified value A, the process proceeds to step S7. If in step S5 the combined concentration of NOx and ammonia components in the exhaust gas is equal to or greater than the specified value A, the process proceeds to step S1.
ステップS6では、排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が規定値Aより大きいか否かを判定する。ステップS6において排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が規定値Aより大きい場合は、ステップS7へ進む。ステップS6において排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が規定値A以下の場合は、ステップS1へ進む。 In step S6, it is determined whether the combined concentration of NOx and ammonia components in the exhaust gas is greater than a specified value A. If the combined concentration of NOx and ammonia components in the exhaust gas is greater than the specified value A in step S6, the process proceeds to step S7. If the combined concentration of NOx and ammonia components in the exhaust gas is equal to or less than the specified value A in step S6, the process proceeds to step S1.
ステップS7では、三元触媒15が劣化していると診断する。
In step S7, the three-
以上説明してきたように、上述した実施例では、アンモニアセンサ20を利用して、三元触媒15の劣化診断を精度良く実施することができる。
As explained above, in the above-mentioned embodiment, the
また、上述した実施例では、内燃機関1の機関回転数が所定回転数以上の状態で内燃機関1への燃料供給を停止するいわゆる燃料カット時以外でも、三元触媒15の劣化診断が可能となる。そのため、このような燃料カットのシーンが少ないハイブリッド車両に内燃機関1が搭載されるような場合であっても、三元触媒15の劣化診断を行う機会を十分に確保できるとともに、三元触媒15の劣化診断の精度を向上させることができる。
In addition, in the above-described embodiment, deterioration diagnosis of the three-
以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although specific examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
例えば、三元触媒15の劣化診断を行う際には、アンモニアセンサ20で検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の移動平均値を用いてもよい。
For example, when diagnosing deterioration of the three-
また、三元触媒15の劣化診断を行う際には、アンモニアセンサ20で検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の瞬時値と移動平均値とを運転状態に応じて使い分けるようにしてもよい。具体的には、内燃機関1の吸入空気量の変動が少ない場合は瞬時値を使用し、内燃機関1の吸入空気量の変動が大きい場合(加減速が激しい場合)は移動平均値を使用するようにしてもよい。
When diagnosing the deterioration of the three-
また、規定値Aは、三元触媒15の出口における排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度に影響を与える要因、例えばEGR率や触媒温度等を考慮して補正するようにしてもよい。例えば、規定値Aは、内燃機関1におけるEGR率が大きくなるほど小さくなるよう補正してもよい。ここで、EGR率とは、排気ガスの一部を吸気通路7へEGRガスとして導入する際の吸気側流量に対するEGRガスの比である。また、規定値Aは、例えば、三元触媒15が活性化した状態であれば、触媒温度が低くなるほど大きくなるよう補正してもよい。これらの補正により、三元触媒15の劣化診断の精度は、一層向上させることができる。
The specified value A may be corrected taking into account factors that affect the combined concentration of NOx and ammonia components in the exhaust gas at the outlet of the three-
上述した実施例は、排気浄化触媒の劣化診断方法及び排気浄化触媒の劣化診断装置に関するものである。 The above-described embodiment relates to a method for diagnosing the deterioration of an exhaust gas purification catalyst and a device for diagnosing the deterioration of an exhaust gas purification catalyst.
1…内燃機関
9…エンジンコントローラ
10…スロットルバルブ
11…エアフロメータ
14…排気通路
15…三元触媒
19…上流側空燃比センサ
20…アンモニアセンサ
25…触媒温度センサ
Reference Signs List 1
Claims (7)
上記排気浄化触媒の下流側もしくは上記排気浄化触媒内における排気空燃比に応じて上記排気浄化触媒の下流側における排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の閾値を設定し、
上記排気空燃比が理論空燃比よりもリッチとなる状態にあるときに上記アンモニアセンサで検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が上記閾値以下になった場合、及び上記排気空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態にあるときに上記アンモニアセンサで検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が上記閾値以上になった場合に、上記排気浄化触媒が劣化していると診断する、排気浄化触媒の劣化診断方法。 A method for diagnosing deterioration of an exhaust purification catalyst, comprising: providing an ammonia sensor, which is sensitive to a NOx concentration and an ammonia concentration in exhaust gas, downstream of an exhaust purification catalyst in an exhaust passage of an internal combustion engine; and diagnosing deterioration of the exhaust purification catalyst using a detection signal of the ammonia sensor,
setting a threshold value for a combined concentration of NOx components and ammonia components in the exhaust gas downstream of the exhaust purification catalyst according to an exhaust air-fuel ratio downstream of the exhaust purification catalyst or within the exhaust purification catalyst;
The deterioration diagnosis method for an exhaust purification catalyst diagnoses that the exhaust purification catalyst is deteriorated when the combined concentration of NOx components and ammonia components in the exhaust gas detected by the ammonia sensor becomes equal to or lower than the threshold value when the exhaust air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and when the combined concentration of NOx components and ammonia components in the exhaust gas detected by the ammonia sensor becomes equal to or higher than the threshold value when the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
上記排気空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態とは、上記排気空燃比が理論空燃比より大きい所定の第2空燃比よりも大きくなる状態であり、
上記排気空燃比が上記第1空燃比以上で上記第2空燃比以下となる状態にあるときに上記アンモニアセンサで検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が上記閾値以上になった場合に、上記排気浄化触媒が劣化していると診断する請求項2に記載の排気浄化触媒の劣化診断方法。 The state in which the exhaust air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio is a state in which the exhaust air-fuel ratio is smaller than a predetermined first air-fuel ratio that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio,
The state in which the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is a state in which the exhaust air-fuel ratio is greater than a predetermined second air-fuel ratio that is greater than the stoichiometric air-fuel ratio,
3. The method for diagnosing deterioration of an exhaust gas purification catalyst according to claim 2, further comprising the step of diagnosing that the exhaust gas purification catalyst is deteriorated when a combined concentration of NOx components and ammonia components in the exhaust gas detected by the ammonia sensor becomes equal to or higher than the threshold value while the exhaust gas air-fuel ratio is equal to or higher than the first air-fuel ratio and equal to or lower than the second air-fuel ratio.
上記排気浄化触媒の下流側に設けられ、排気ガス中のNOx濃度とアンモニア濃度に感度を有するアンモニアセンサと、
上記排気浄化触媒の下流側もしくは上記排気浄化触媒内における排気空燃比に応じて上記排気浄化触媒の下流側における排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度の閾値を設定する閾値設定部と、
上記排気空燃比が理論空燃比よりもリッチとなる状態にあるときに上記アンモニアセンサで検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が上記閾値以下になった場合、及び上記排気空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる状態にあるときに上記アンモニアセンサで検出された排気ガス中のNOx成分とアンモニア成分を合わせた濃度が上記閾値以上になった場合に、上記排気浄化触媒が劣化していると診断する診断部と、を有する排気浄化触媒の劣化診断装置。 an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
an ammonia sensor provided downstream of the exhaust purification catalyst and sensitive to NOx concentration and ammonia concentration in the exhaust gas;
a threshold setting unit that sets a threshold value of a combined concentration of NOx components and ammonia components in exhaust gas downstream of the exhaust purification catalyst in accordance with an exhaust air-fuel ratio downstream of the exhaust purification catalyst or within the exhaust purification catalyst;
and a diagnosis unit which diagnoses that the exhaust purification catalyst is deteriorated when the combined concentration of NOx components and ammonia components in the exhaust gas detected by the ammonia sensor becomes equal to or lower than the threshold value when the exhaust air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and when the combined concentration of NOx components and ammonia components in the exhaust gas detected by the ammonia sensor becomes equal to or higher than the threshold value when the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022162182A JP2024055343A (en) | 2022-10-07 | 2022-10-07 | Deterioration diagnosis method of exhaust emission control catalyst and deterioration diagnosis device of exhaust emission control catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022162182A JP2024055343A (en) | 2022-10-07 | 2022-10-07 | Deterioration diagnosis method of exhaust emission control catalyst and deterioration diagnosis device of exhaust emission control catalyst |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024055343A true JP2024055343A (en) | 2024-04-18 |
Family
ID=90716399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022162182A Pending JP2024055343A (en) | 2022-10-07 | 2022-10-07 | Deterioration diagnosis method of exhaust emission control catalyst and deterioration diagnosis device of exhaust emission control catalyst |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024055343A (en) |
-
2022
- 2022-10-07 JP JP2022162182A patent/JP2024055343A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4737010B2 (en) | Catalyst deterioration diagnosis device | |
US6502389B2 (en) | Air-fuel ratio control system for internal combustion engine and control method therof | |
JP6323354B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
US6301882B1 (en) | Exhaust gas purification control apparatus of engine | |
US10648391B2 (en) | Abnormality diagnosis system for an exhaust gas purification apparatus | |
JP2008240577A (en) | Deterioration diagnosis device and deterioration diagnosis method for oxidation catalyst | |
JP2008175173A (en) | Air-fuel ratio control device | |
JP3316066B2 (en) | Failure diagnosis device for exhaust gas purification device | |
US7854113B2 (en) | Catalyst temperature estimation device | |
JP3988518B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
EP3401522B1 (en) | Exhaust gas control system for internal combustion engine and method of controlling exhaust gas control system for internal combustion engine | |
JP5212826B2 (en) | Catalyst abnormality diagnosis device | |
KR20180090759A (en) | Method for heating and regenerating a particulate filter in an exhaust gas of an otto engine | |
US7513104B2 (en) | Diagnostic apparatus for internal combustion engine | |
JP2007327394A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2007177629A (en) | Diagnostic device and diagnostic method for internal combustion engine | |
JP2024055343A (en) | Deterioration diagnosis method of exhaust emission control catalyst and deterioration diagnosis device of exhaust emission control catalyst | |
JP2009150367A (en) | Catalyst degradation diagnostic apparatus for internal combustion engine | |
JP2012137050A (en) | Abnormality detector for inter-cylinder air-fuel ratio dispersion in multi-cylinder internal combustion engine | |
JP3799770B2 (en) | Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine | |
WO2024075265A1 (en) | Method and device for diagnosing deterioration of exhaust gas purification catalyst | |
JP2000297704A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP4411755B2 (en) | Exhaust purification catalyst deterioration state diagnosis device | |
JP4275046B2 (en) | Engine control device | |
JP2015014213A (en) | Deterioration detection device for selective reduction type catalyst |