JP2643038B2 - 三元触媒の劣化判定方法 - Google Patents
三元触媒の劣化判定方法Info
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- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
- F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
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- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三元触媒の上流側と下
流側のそれぞれに酸素濃度センサを配設し、該酸素濃度
センサの出力信号に応答して空燃比を制御するガスエン
ジンの空燃比制御装置における三元触媒の劣化判定法に
関する。
流側のそれぞれに酸素濃度センサを配設し、該酸素濃度
センサの出力信号に応答して空燃比を制御するガスエン
ジンの空燃比制御装置における三元触媒の劣化判定法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】三元触媒の上流に設けた酸素濃度センサ
の出力信号に応答してガスエンジンの空燃比を理論空燃
比近傍に制御することにより、三元触媒の浄化率を高め
るような装置は、従来にも提案されている。
の出力信号に応答してガスエンジンの空燃比を理論空燃
比近傍に制御することにより、三元触媒の浄化率を高め
るような装置は、従来にも提案されている。
【０００３】また、例えば特開昭６１−２８６５５０号
公報に示されている様に、三元触媒の上流側と下流側の
それぞれに酸素濃度センサを設け、三元触媒の上流側に
設けた第１の酸素濃度センサの出力を三元触媒下流に設
けた第２の酸素濃度センサの出力信号に応じて補正する
（例えば第１の酸素濃度センサによる空燃比制御の遅れ
時間を制御する）ことにより、第１の酸素濃度センサの
特性変化や特性のばらつき等による制御性の低下を防止
する技術が提案されている。
公報に示されている様に、三元触媒の上流側と下流側の
それぞれに酸素濃度センサを設け、三元触媒の上流側に
設けた第１の酸素濃度センサの出力を三元触媒下流に設
けた第２の酸素濃度センサの出力信号に応じて補正する
（例えば第１の酸素濃度センサによる空燃比制御の遅れ
時間を制御する）ことにより、第１の酸素濃度センサの
特性変化や特性のばらつき等による制御性の低下を防止
する技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、上記の三元触
媒の劣化を上記第２の酸素濃度センサの出力振幅により
判定する際に、出力振幅は、電位レベルすなわち空燃比
と、フィードバック周期により影響を受ける。すなわ
ち、第２の酸素濃度センサの出力振幅は電位レベルによ
り異なる。そして、フィードバック周期が速い場合は振
幅が小さくなり、逆に、フィードバック周期が遅い場合
は、振幅が大きくなる傾向がある。したがって、正確に
劣化を判定することは困難であった。
媒の劣化を上記第２の酸素濃度センサの出力振幅により
判定する際に、出力振幅は、電位レベルすなわち空燃比
と、フィードバック周期により影響を受ける。すなわ
ち、第２の酸素濃度センサの出力振幅は電位レベルによ
り異なる。そして、フィードバック周期が速い場合は振
幅が小さくなり、逆に、フィードバック周期が遅い場合
は、振幅が大きくなる傾向がある。したがって、正確に
劣化を判定することは困難であった。
【０００５】本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑
みて提案されたもので、三元触媒が劣化したことを正確
に判定することが出来る三元触媒の劣化判定方法を提供
することを目的としている。
みて提案されたもので、三元触媒が劣化したことを正確
に判定することが出来る三元触媒の劣化判定方法を提供
することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の三元触媒の劣化
判定方法は、ガスエンジンの排気通路に配列されて排気
ガスを浄化する三元触媒と、前記三元触媒の上流側に配
設された第１の酸素濃度センサと、前記三元触媒の下流
側に配設された第２の酸素濃度センサと、前記第１及び
第２の酸素濃度センサの出力に応答して、排気ガス中の
酸素濃度から前記ガスエンジンの空燃比が理論空燃比に
対してリッチ状態にあるかリーン状態にあるかを検出
し、その結果に基づいて前記ガスエンジンの空燃比を制
御する空燃比制御装置、とを含むガスエンジンで用いら
れる三元触媒の劣化を判定する三元触媒の劣化判定方法
において、前記第２の酸素濃度センサの出力振動の振幅
により前記三元触媒の劣化を判定する際に、判定基準の
１要素として前記出力振動の下限値がスレショールドレ
ベルに達したときの当該出力振動の振幅を採用すること
を特徴としている。
判定方法は、ガスエンジンの排気通路に配列されて排気
ガスを浄化する三元触媒と、前記三元触媒の上流側に配
設された第１の酸素濃度センサと、前記三元触媒の下流
側に配設された第２の酸素濃度センサと、前記第１及び
第２の酸素濃度センサの出力に応答して、排気ガス中の
酸素濃度から前記ガスエンジンの空燃比が理論空燃比に
対してリッチ状態にあるかリーン状態にあるかを検出
し、その結果に基づいて前記ガスエンジンの空燃比を制
御する空燃比制御装置、とを含むガスエンジンで用いら
れる三元触媒の劣化を判定する三元触媒の劣化判定方法
において、前記第２の酸素濃度センサの出力振動の振幅
により前記三元触媒の劣化を判定する際に、判定基準の
１要素として前記出力振動の下限値がスレショールドレ
ベルに達したときの当該出力振動の振幅を採用すること
を特徴としている。
【０００７】また、本発明の三元触媒の劣化判定方法
は、ガスエンジンの排気通路に配列されて排気ガスを浄
化する三元触媒と、前記三元触媒の上流側に配設された
第１の酸素濃度センサと、前記三元触媒の下流側に配設
された第２の酸素濃度センサと、前記第１及び第２の酸
素濃度センサの出力に応答して、排気ガス中の酸素濃度
から前記ガスエンジンの空燃比が理論空燃比に対してリ
ッチ状態にあるかリーン状態にあるかを検出し、その結
果に基づいて前記ガスエンジンの空燃比を制御する空燃
比制御装置、とを含むガスエンジンで用いられる三元触
媒の劣化を判定する三元触媒の劣化判定方法において、
前記第２の酸素濃度センサの出力振幅により前記三元触
媒の劣化を判定する際に、フィードバック周期に基づい
て補正することを特徴としている。
は、ガスエンジンの排気通路に配列されて排気ガスを浄
化する三元触媒と、前記三元触媒の上流側に配設された
第１の酸素濃度センサと、前記三元触媒の下流側に配設
された第２の酸素濃度センサと、前記第１及び第２の酸
素濃度センサの出力に応答して、排気ガス中の酸素濃度
から前記ガスエンジンの空燃比が理論空燃比に対してリ
ッチ状態にあるかリーン状態にあるかを検出し、その結
果に基づいて前記ガスエンジンの空燃比を制御する空燃
比制御装置、とを含むガスエンジンで用いられる三元触
媒の劣化を判定する三元触媒の劣化判定方法において、
前記第２の酸素濃度センサの出力振幅により前記三元触
媒の劣化を判定する際に、フィードバック周期に基づい
て補正することを特徴としている。
【０００８】上記判定に際し、制御装置に設けた触媒劣
化判定部において、下限値がスレショールドレベルに達
したときの出力振動の振幅と、フィードバック周期の逆
数との積が、所定範囲内にあるときに触媒が正常、範囲
外にあるときに、触媒劣化と判定するのが好ましい。
化判定部において、下限値がスレショールドレベルに達
したときの出力振動の振幅と、フィードバック周期の逆
数との積が、所定範囲内にあるときに触媒が正常、範囲
外にあるときに、触媒劣化と判定するのが好ましい。
【０００９】
【作用】上記の方法においては、触媒劣化判定部は、サ
ブ酸素濃度センサからの出力信号に基づき、出力振動の
下限値がスレショールドレベルに達したときの当該出力
振動の振幅と、フィードバック周期の逆数との積が、所
定範囲内にあるか否かを判定する。そして、所定範囲内
にあれば、触媒は正常であると判定し、所定範囲外であ
れば、触媒は劣化していると判定する。換言すれば、本
発明に係る三元触媒の劣化判定方法では、下限値がスレ
ショールドレベルに達したときの出力振動の振幅を、判
定基準の１要素として採用しているのである。
ブ酸素濃度センサからの出力信号に基づき、出力振動の
下限値がスレショールドレベルに達したときの当該出力
振動の振幅と、フィードバック周期の逆数との積が、所
定範囲内にあるか否かを判定する。そして、所定範囲内
にあれば、触媒は正常であると判定し、所定範囲外であ
れば、触媒は劣化していると判定する。換言すれば、本
発明に係る三元触媒の劣化判定方法では、下限値がスレ
ショールドレベルに達したときの出力振動の振幅を、判
定基準の１要素として採用しているのである。
【００１０】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００１１】図１において、符号Ｅで示すガスエンジン
の吸気通路１には、燃料通路２からの燃料（例えば都市
ガス１３Ａ）及び空気取入口３からの空気を混合するミ
キサ４と、スロットルバルブ５と、吸気圧を検出する圧
力センサ６とが設けられている。また、ミキサ４をバイ
パスして、吸気通路１のスロットルバルブ５の上流側と
燃料通路２とを接続するバイパス通路７が設けられ、該
バイパス通路には、バイパス流量を調節するためのバル
ブすなわち空燃比制御バルブ８が介装されている。
の吸気通路１には、燃料通路２からの燃料（例えば都市
ガス１３Ａ）及び空気取入口３からの空気を混合するミ
キサ４と、スロットルバルブ５と、吸気圧を検出する圧
力センサ６とが設けられている。また、ミキサ４をバイ
パスして、吸気通路１のスロットルバルブ５の上流側と
燃料通路２とを接続するバイパス通路７が設けられ、該
バイパス通路には、バイパス流量を調節するためのバル
ブすなわち空燃比制御バルブ８が介装されている。
【００１２】ここで、ガスエンジンＥには、エンジン回
転数を検出するための回転数センサ９が設けられてい
る。
転数を検出するための回転数センサ９が設けられてい
る。
【００１３】一方、ガスエンジン４の排気通路１０には
三元触媒１１が介装され、該触媒１１の上流側には第１
の酸素濃度センサ（以下メイン酸素センサという）１２
が設けられ、触媒１１の下流側には第２の酸素濃度セン
サ（以下サブ酸素センサという）１３が設けられてい
る。なお、図示の実施例では、触媒１１の下流側に測温
センサ１４も設けられている。
三元触媒１１が介装され、該触媒１１の上流側には第１
の酸素濃度センサ（以下メイン酸素センサという）１２
が設けられ、触媒１１の下流側には第２の酸素濃度セン
サ（以下サブ酸素センサという）１３が設けられてい
る。なお、図示の実施例では、触媒１１の下流側に測温
センサ１４も設けられている。
【００１４】前記圧力センサ６、回転数センサ９、メイ
ン及びサブ酸素センサ１２、１３、測温センサ１４から
の検出信号は電子制御装置（ＥＣＵ）１５に入力され、
該制御装置１５で所定の処理が為された後に制御信号と
して空燃比制御バルブ８へ出力される。
ン及びサブ酸素センサ１２、１３、測温センサ１４から
の検出信号は電子制御装置（ＥＣＵ）１５に入力され、
該制御装置１５で所定の処理が為された後に制御信号と
して空燃比制御バルブ８へ出力される。
【００１５】制御装置１５において、圧力センサ６及び
回転数センサ９の出力信号は全ガス消費量演算手段１６
に入力されて、そこで演算された全ガス消費量ＴＧはバ
イパスガス量演算手段１７へ送出される。バイパスガス
量演算手段１７は、バイパス比率テーブル１８の中か
ら、エンジンを理論空燃比付近で運転するのに必要なバ
イパス比率ＢＲを割り出す。
回転数センサ９の出力信号は全ガス消費量演算手段１６
に入力されて、そこで演算された全ガス消費量ＴＧはバ
イパスガス量演算手段１７へ送出される。バイパスガス
量演算手段１７は、バイパス比率テーブル１８の中か
ら、エンジンを理論空燃比付近で運転するのに必要なバ
イパス比率ＢＲを割り出す。
【００１６】サブ酸素センサ１３の出力Ｖ２は、触媒劣
化判定手段１９及び制御定数演算手段２０に入力され
る。そして制御定数演算手段２０は、サブ酸素センサ１
３の出力Ｖ２に応答して、例えば遅れ時間ＴＤＬ、ＴＤ
Ｒ（立上り及び立下り遅れ時間）等のメインフィードバ
ック定数を演算して、空燃比補正量演算手段２１へ送出
する。ここで、空燃比補正量演算手段２１は、制御定数
演算手段２０で演算された遅れ時間ＴＤＬ、ＴＤＲ及び
メイン酸素センサ１２からの出力Ｖ１に基づいて空燃比
補正量ＦＡＦを演算し、該補正量ＦＡＦをバイパスガス
量演算手段１７へ送出する。
化判定手段１９及び制御定数演算手段２０に入力され
る。そして制御定数演算手段２０は、サブ酸素センサ１
３の出力Ｖ２に応答して、例えば遅れ時間ＴＤＬ、ＴＤ
Ｒ（立上り及び立下り遅れ時間）等のメインフィードバ
ック定数を演算して、空燃比補正量演算手段２１へ送出
する。ここで、空燃比補正量演算手段２１は、制御定数
演算手段２０で演算された遅れ時間ＴＤＬ、ＴＤＲ及び
メイン酸素センサ１２からの出力Ｖ１に基づいて空燃比
補正量ＦＡＦを演算し、該補正量ＦＡＦをバイパスガス
量演算手段１７へ送出する。
【００１７】バイパスガス量演算手段１７は、全ガス消
費量演算手段１６で演算された全ガス消費量ＴＧ、バイ
パス比率テーブル１８の中から割り出されたバイパス比
率ＢＲ、空燃比補正量演算手段２１で演算された空燃比
補正量ＦＡＦに基づいて、次式（１）によりバイパスガ
ス量ＢＧを算出する。
費量演算手段１６で演算された全ガス消費量ＴＧ、バイ
パス比率テーブル１８の中から割り出されたバイパス比
率ＢＲ、空燃比補正量演算手段２１で演算された空燃比
補正量ＦＡＦに基づいて、次式（１）によりバイパスガ
ス量ＢＧを算出する。
【００１８】 ＢＧ＝ＴＧ×（ＢＲ＋ＦＡＦ）・・・・・（１） ここで、空燃比補正量ＦＡＦはゼロを中心に＋或いは−
に振動するべき変数である。そのため、空燃比補正量Ｆ
ＡＦがオフセット値を有し＋或いは−の領域で振動して
いる場合には、ゼロを中心に振動する様に、バイパス比
率演算手段２２によりバイパス比率ＢＲを変更し、バイ
パス比率テーブル１８を更新する。
に振動するべき変数である。そのため、空燃比補正量Ｆ
ＡＦがオフセット値を有し＋或いは−の領域で振動して
いる場合には、ゼロを中心に振動する様に、バイパス比
率演算手段２２によりバイパス比率ＢＲを変更し、バイ
パス比率テーブル１８を更新する。
【００１９】バイパスガス量演算手段１７で演算された
バイパスガス量ＢＧは、空燃比調整手段２３へ送出され
る。そして空燃比調整手段２３は、バイパスガス量ＢＧ
の演算結果に基づいて空燃比制御バルブ８の開度を設定
し、該バルブ８の開度を制御するのである。
バイパスガス量ＢＧは、空燃比調整手段２３へ送出され
る。そして空燃比調整手段２３は、バイパスガス量ＢＧ
の演算結果に基づいて空燃比制御バルブ８の開度を設定
し、該バルブ８の開度を制御するのである。
【００２０】サブ酸素センサ１３の出力Ｖ２が入力され
た触媒劣化判定手段１９では、該出力Ｖ２がそのレベル
以下になると窒素酸化物ＮＯｘの浄化率が悪化する電位
レベル、すなわち閾値（スレショールドレベル）が予め
設定されている。このスレショールドレベルは例えば
０．６Ｖが設定される。
た触媒劣化判定手段１９では、該出力Ｖ２がそのレベル
以下になると窒素酸化物ＮＯｘの浄化率が悪化する電位
レベル、すなわち閾値（スレショールドレベル）が予め
設定されている。このスレショールドレベルは例えば
０．６Ｖが設定される。
【００２１】次に、図２を参照して判定の態様を説明す
る。なお、図においては振幅は符号Ａ０、Ａ１で示され
ているが、以下の説明においては、一般的な意味での振
幅を符号Ａ（図示せず）で表現してある。
る。なお、図においては振幅は符号Ａ０、Ａ１で示され
ているが、以下の説明においては、一般的な意味での振
幅を符号Ａ（図示せず）で表現してある。
【００２２】触媒劣化判定手段１９は、サブ酸素センサ
１３からの出力信号に基づき、出力振動の（出力波形
の）振幅Ａと周期Ｔとを検出する（ステップＳ１）。次
いで、出力振動の振幅Ａのうち、下限値がスレショール
ドレベルＳ（図６）に達した出力振動の振幅Ａ１を（判
定用の値を決定する１要素として）選択し（ステップＳ
２）、該振幅Ａ１と周期Ｔの逆数との積（Ａ１×１／
Ｔ）（判定用の値）が所定範囲内にあるか否かを判定す
る（ステップＳ３）。判定用の値（Ａ１×１／Ｔ）を決
定するに際して、例えばＡ１＝１６０（ｍＶ）、Ｔ＝
１．６（ｓ）が採用された場合には、Ａ１×１／Ｔ＝１
００（ｍＶ／ｓ）が用いられる。
１３からの出力信号に基づき、出力振動の（出力波形
の）振幅Ａと周期Ｔとを検出する（ステップＳ１）。次
いで、出力振動の振幅Ａのうち、下限値がスレショール
ドレベルＳ（図６）に達した出力振動の振幅Ａ１を（判
定用の値を決定する１要素として）選択し（ステップＳ
２）、該振幅Ａ１と周期Ｔの逆数との積（Ａ１×１／
Ｔ）（判定用の値）が所定範囲内にあるか否かを判定す
る（ステップＳ３）。判定用の値（Ａ１×１／Ｔ）を決
定するに際して、例えばＡ１＝１６０（ｍＶ）、Ｔ＝
１．６（ｓ）が採用された場合には、Ａ１×１／Ｔ＝１
００（ｍＶ／ｓ）が用いられる。
【００２３】ステップＳ３がＹＥＳの場合、すなわち判
定用の値（Ａ１×１／Ｔ）が所定範囲内にあれば、三元
触媒１１は正常と判定する（ステップＳ４）。一方、ス
テップＳ３がＮＯの場合、すなわち値（Ａ１×１／Ｔ）
が所定範囲でない場合には、三元触媒１１は劣化してい
ると判定する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ４
或いはＳ５が終了した後、リターンする。
定用の値（Ａ１×１／Ｔ）が所定範囲内にあれば、三元
触媒１１は正常と判定する（ステップＳ４）。一方、ス
テップＳ３がＮＯの場合、すなわち値（Ａ１×１／Ｔ）
が所定範囲でない場合には、三元触媒１１は劣化してい
ると判定する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ４
或いはＳ５が終了した後、リターンする。
【００２４】ここで、三元触媒１１が新品であり高活性
状態にある場合（図３）と、劣化した場合（図４）とで
は、出力振幅は変化する。すなわち、三元触媒１１が新
品であり高活性状態にある場合には、図３に示す様に、
サブ酸素センサ出力振動の振幅（図３において符号「Ｓ
Ｏ」で示す特性線）は小さく、理論空燃比付近では最小
となり、略々ゼロとなる。なお、図３、４において、サ
ブ酸素センサ出力振動の振幅を示す座標軸は、「サブ酸
素センサ出力振幅」と表現されている。一方、三元触媒
１１が劣化すると、図４に示す様に、サブ酸素センサ出
力振動の振幅（符号「ＳＯ」で示す特性線）は比較的大
きな数値を示し、理論空燃比付近で極大値を持つ。ま
た、出力振動の振幅は空燃比が異なると変化する。換言
すると、触媒が劣化したか否かをサブ酸素センサの出力
振幅で判定するためには、該出力振動の振幅を測定する
空燃比を特定する必要がある。上述した様に、本発明に
おいては、出力振動の下限値がスレショールドレベルに
達したときの当該出力振動の振幅を判定用に選択してい
る。そして、図３、４において、触媒劣化判定を行うた
めに用いられる劣化判定振幅は符号「Ａ０」で示されて
いる。なお、図３、４で示す劣化判定振幅Ａ０は、図
５、６における出力振動の振幅Ａ１に相当する。図３、
４において、劣化判定出力振幅Ａ０、すなわち下限値が
スレショールドレベルに達した出力振動の振幅、は次の
様に決定される。先ず、サブ酸素センサ出力振動の下限
値を示す特性線ＤＯがスレショールドレベルＳと交差す
る点を求める。図３、４では、この点を符号「ＰＤ」で
示している。なお、図３、４において、サブ酸素センサ
出力信号の下限値を示す座標軸は、「サブ酸素センサ出
力振幅下限」と表現されている。次に、点ＰＤの空気比
と、サブ酸素センサ出力振動の振幅を示す特性線ＳＯと
が交差する点（図３、４では符号「ＰＳ」で示す）を求
める。そして、その点ＰＳの図３、４における右側の縦
軸の数値を求めれば、出力振動の下限値がスレショール
ドレベルに達したときの当該出力振動の振幅（劣化判定
出力振幅）Ａ０が求まる。なお、図３、４において、符
号Ｌで示す矢印は、上記した劣化判定振幅Ａ０の決定手
順を示している。
状態にある場合（図３）と、劣化した場合（図４）とで
は、出力振幅は変化する。すなわち、三元触媒１１が新
品であり高活性状態にある場合には、図３に示す様に、
サブ酸素センサ出力振動の振幅（図３において符号「Ｓ
Ｏ」で示す特性線）は小さく、理論空燃比付近では最小
となり、略々ゼロとなる。なお、図３、４において、サ
ブ酸素センサ出力振動の振幅を示す座標軸は、「サブ酸
素センサ出力振幅」と表現されている。一方、三元触媒
１１が劣化すると、図４に示す様に、サブ酸素センサ出
力振動の振幅（符号「ＳＯ」で示す特性線）は比較的大
きな数値を示し、理論空燃比付近で極大値を持つ。ま
た、出力振動の振幅は空燃比が異なると変化する。換言
すると、触媒が劣化したか否かをサブ酸素センサの出力
振幅で判定するためには、該出力振動の振幅を測定する
空燃比を特定する必要がある。上述した様に、本発明に
おいては、出力振動の下限値がスレショールドレベルに
達したときの当該出力振動の振幅を判定用に選択してい
る。そして、図３、４において、触媒劣化判定を行うた
めに用いられる劣化判定振幅は符号「Ａ０」で示されて
いる。なお、図３、４で示す劣化判定振幅Ａ０は、図
５、６における出力振動の振幅Ａ１に相当する。図３、
４において、劣化判定出力振幅Ａ０、すなわち下限値が
スレショールドレベルに達した出力振動の振幅、は次の
様に決定される。先ず、サブ酸素センサ出力振動の下限
値を示す特性線ＤＯがスレショールドレベルＳと交差す
る点を求める。図３、４では、この点を符号「ＰＤ」で
示している。なお、図３、４において、サブ酸素センサ
出力信号の下限値を示す座標軸は、「サブ酸素センサ出
力振幅下限」と表現されている。次に、点ＰＤの空気比
と、サブ酸素センサ出力振動の振幅を示す特性線ＳＯと
が交差する点（図３、４では符号「ＰＳ」で示す）を求
める。そして、その点ＰＳの図３、４における右側の縦
軸の数値を求めれば、出力振動の下限値がスレショール
ドレベルに達したときの当該出力振動の振幅（劣化判定
出力振幅）Ａ０が求まる。なお、図３、４において、符
号Ｌで示す矢印は、上記した劣化判定振幅Ａ０の決定手
順を示している。
【００２５】図３、４から明らかな様に、サブ酸素セン
サ１３の出力振動の下限値と、出力振動の振幅との関係
においては、出力振動の下限値がスレショールドレベル
にある時には、触媒が新品であるか劣化しているもので
あるかに拘らず、出力振動の振幅は最小となる。従っ
て、本発明では、この最小振幅（すなわち、出力振動の
下限値がスレショールドレベルに達したときの当該出力
振動の振幅；図３、４の出力振動振幅Ａ０）を用いて、
触媒の劣化の度合いを判定しているのである。
サ１３の出力振動の下限値と、出力振動の振幅との関係
においては、出力振動の下限値がスレショールドレベル
にある時には、触媒が新品であるか劣化しているもので
あるかに拘らず、出力振動の振幅は最小となる。従っ
て、本発明では、この最小振幅（すなわち、出力振動の
下限値がスレショールドレベルに達したときの当該出力
振動の振幅；図３、４の出力振動振幅Ａ０）を用いて、
触媒の劣化の度合いを判定しているのである。
【００２６】実際の空燃比制御を行ったときのサブ酸素
センサ１３の出力信号を例に挙げ、図５、６を参照して
説明する。
センサ１３の出力信号を例に挙げ、図５、６を参照して
説明する。
【００２７】ここで、サブ酸素センサ１３は酸素の吸着
・脱離能力のある触媒の下流に位置しているため、その
出力においては、空燃比の短周期の振動（酸素分圧の変
化）が緩和され、振幅が小さくなる。特に、空燃比１を
中心として対称的に空燃比を短周期で振動されれば、振
幅は殆どゼロとなる。しかし、空燃比の振動中心がリッ
チ側或いはリーン側へ偏寄すると、空燃比の振動の１周
期中で酸素の不足域或いは余剰域が生じるため、サブ酸
素センサ出力にも振動が生じる。図５は、三元触媒１１
が新品の場合におけるサブ酸素センサ出力の１例を示し
ている。このサブ酸素センサ出力例では、０〜２５秒に
おいては空燃比の振動中心がリッチ側に大きくずれてい
るため、酸素が不足して振動を生じている。一方、３０
〜８０秒では振動中心がλ＝１付近となり、酸素の（ト
ータルの）過不足が殆ど無い。そのため、図５におい
て、スレショールドレベルＳ付近では、サブ酸素センサ
の出力振幅は略々ゼロとなっている。もちろん、空燃比
の振動中心がリーン側にずれた場合にも、サブ酸素セン
サ出力はやがて振動を開始する。但し、図５で示すサブ
酸素センサの出力例では、５０秒（空燃比の振動中心が
最もリーン側にずれた位置）以降に、空燃比の振動中心
がスレショールドレベルＳを経由してリッチ側に戻って
いるので、リーン側の領域でサブ酸素センサ出力は振動
していない。換言すれば、図５はあくまでもサブ酸素セ
ンサ出力の１例でしかなく、一般的な傾向を示すもので
は無い。この様に、三元触媒１１が新品の場合には、図
５で示す様に振幅Ａ０はスレショールドレベルＳ付近で
略々ゼロとなり、スレショールドレベルから離隔した領
域においては８０ｍＶ程度の振幅を持つ。なお、サブ酸
素センサ出力の振幅が比較的大きいのは、本発明の制御
においては、応答性を高めるため空燃比補正量ＦＡＦを
大きくとっており、空燃比が１Ｈｚ前後の短周期で大き
く変化するダイナミックな制御となっているからであ
る。一方、図６は三元触媒１１が劣化した場合における
サブ酸素センサ出力の１例を示している。ここで、三元
触媒１１が劣化すると、三元触媒１１が新品の時に保有
していた酸素の吸着・脱離能力が低下するため、酸素分
圧の緩和が困難となり、スレショールドレベル近傍にお
いても空燃比が短周期にて振動する。この点で、スレシ
ョールドレベル近傍においては出力振幅の値が殆どゼロ
であった図５（触媒が新品の場合）とは明白に相違して
いる。（出力振動の）下限値がスレショールドレベルＳ
に接する（図５の場合と同様に）当該出力振動の振幅Ａ
１はその値が最小となり、スレショールドレベルＳから
離隔するに連れて出力振動振幅の値が増加する。従っ
て、スレショールドレベルＳに接する時の振幅Ａ０或い
はＡ１を用いて触媒の劣化判定を行えば、出力振動振幅
に対する空燃比の影響を除去することが出来る。なお、
図５の新品触媒においては、サブ酸素センサ出力のリッ
チ／リーンの反転周期は約１００秒であるが、図６の劣
化した触媒にあっては約７０秒となっており、劣化時の
方が反転周期は短い。ここで、触媒劣化による反転周期
短縮の度合は、負荷変動の速い自動車用３元触媒に比較
して小さい。負荷変動の殆ど無いガスエンジン用システ
ムの制御にあっては、サブ酸素センサ出力に拘る制御定
数演算手段２０のパラメータを大幅に変えて、時定数を
大きくしているので、自動車の場合に比較してリッチ／
リーンの反転周期が遅い。そのため、劣化時の変化も小
さいのである。
・脱離能力のある触媒の下流に位置しているため、その
出力においては、空燃比の短周期の振動（酸素分圧の変
化）が緩和され、振幅が小さくなる。特に、空燃比１を
中心として対称的に空燃比を短周期で振動されれば、振
幅は殆どゼロとなる。しかし、空燃比の振動中心がリッ
チ側或いはリーン側へ偏寄すると、空燃比の振動の１周
期中で酸素の不足域或いは余剰域が生じるため、サブ酸
素センサ出力にも振動が生じる。図５は、三元触媒１１
が新品の場合におけるサブ酸素センサ出力の１例を示し
ている。このサブ酸素センサ出力例では、０〜２５秒に
おいては空燃比の振動中心がリッチ側に大きくずれてい
るため、酸素が不足して振動を生じている。一方、３０
〜８０秒では振動中心がλ＝１付近となり、酸素の（ト
ータルの）過不足が殆ど無い。そのため、図５におい
て、スレショールドレベルＳ付近では、サブ酸素センサ
の出力振幅は略々ゼロとなっている。もちろん、空燃比
の振動中心がリーン側にずれた場合にも、サブ酸素セン
サ出力はやがて振動を開始する。但し、図５で示すサブ
酸素センサの出力例では、５０秒（空燃比の振動中心が
最もリーン側にずれた位置）以降に、空燃比の振動中心
がスレショールドレベルＳを経由してリッチ側に戻って
いるので、リーン側の領域でサブ酸素センサ出力は振動
していない。換言すれば、図５はあくまでもサブ酸素セ
ンサ出力の１例でしかなく、一般的な傾向を示すもので
は無い。この様に、三元触媒１１が新品の場合には、図
５で示す様に振幅Ａ０はスレショールドレベルＳ付近で
略々ゼロとなり、スレショールドレベルから離隔した領
域においては８０ｍＶ程度の振幅を持つ。なお、サブ酸
素センサ出力の振幅が比較的大きいのは、本発明の制御
においては、応答性を高めるため空燃比補正量ＦＡＦを
大きくとっており、空燃比が１Ｈｚ前後の短周期で大き
く変化するダイナミックな制御となっているからであ
る。一方、図６は三元触媒１１が劣化した場合における
サブ酸素センサ出力の１例を示している。ここで、三元
触媒１１が劣化すると、三元触媒１１が新品の時に保有
していた酸素の吸着・脱離能力が低下するため、酸素分
圧の緩和が困難となり、スレショールドレベル近傍にお
いても空燃比が短周期にて振動する。この点で、スレシ
ョールドレベル近傍においては出力振幅の値が殆どゼロ
であった図５（触媒が新品の場合）とは明白に相違して
いる。（出力振動の）下限値がスレショールドレベルＳ
に接する（図５の場合と同様に）当該出力振動の振幅Ａ
１はその値が最小となり、スレショールドレベルＳから
離隔するに連れて出力振動振幅の値が増加する。従っ
て、スレショールドレベルＳに接する時の振幅Ａ０或い
はＡ１を用いて触媒の劣化判定を行えば、出力振動振幅
に対する空燃比の影響を除去することが出来る。なお、
図５の新品触媒においては、サブ酸素センサ出力のリッ
チ／リーンの反転周期は約１００秒であるが、図６の劣
化した触媒にあっては約７０秒となっており、劣化時の
方が反転周期は短い。ここで、触媒劣化による反転周期
短縮の度合は、負荷変動の速い自動車用３元触媒に比較
して小さい。負荷変動の殆ど無いガスエンジン用システ
ムの制御にあっては、サブ酸素センサ出力に拘る制御定
数演算手段２０のパラメータを大幅に変えて、時定数を
大きくしているので、自動車の場合に比較してリッチ／
リーンの反転周期が遅い。そのため、劣化時の変化も小
さいのである。
【００２８】ここで、フィードバック周期Ｔが大きい
（長い）場合には振幅Ａも大きくなるが、一方、フィー
ドバック周期Ｔが小さいと振幅Ａは小さくなる。そのた
め、図７で示されている様に、ＮＯｘと振幅Ａとの間に
は明確な相関関係が得られず、振幅Ａによる触媒の劣化
判定を正確に行うことが出来ない。
（長い）場合には振幅Ａも大きくなるが、一方、フィー
ドバック周期Ｔが小さいと振幅Ａは小さくなる。そのた
め、図７で示されている様に、ＮＯｘと振幅Ａとの間に
は明確な相関関係が得られず、振幅Ａによる触媒の劣化
判定を正確に行うことが出来ない。
【００２９】これに対して、周期Ｔを用いて補正をし
て、ＮＯｘと（Ａ×１／Ｔ）の関係を求めれば、図８で
示すように良好な相関が得られる。従って、（Ａ×１／
Ｔ）という値により触媒の劣化判定を正確に行えること
が理解出来る。
て、ＮＯｘと（Ａ×１／Ｔ）の関係を求めれば、図８で
示すように良好な相関が得られる。従って、（Ａ×１／
Ｔ）という値により触媒の劣化判定を正確に行えること
が理解出来る。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、出
力振動の下限値がスレショールドレベルに達したときの
当該振幅を判定用の値を決定する１要素として採用し、
更に、フィードバック周期を基に補正することにより、
サブ酸素センサの出力振幅から触媒劣化の進行状況を正
確に判定することができるのである。
力振動の下限値がスレショールドレベルに達したときの
当該振幅を判定用の値を決定する１要素として採用し、
更に、フィードバック周期を基に補正することにより、
サブ酸素センサの出力振幅から触媒劣化の進行状況を正
確に判定することができるのである。
【００３１】そのため、触媒劣化の判定作業が容易とな
り、且つその判定精度が向上するのである。
り、且つその判定精度が向上するのである。
【図１】本発明を実施する制御装置の一例を示す全体構
成図。
成図。
【図２】制御フローチャート図。
【図３】新品触媒のサブ酸素センサ出力振幅、空燃比、
サブ酸素センサ出力振幅下限の相互の関係を示す特性
図。
サブ酸素センサ出力振幅下限の相互の関係を示す特性
図。
【図４】劣化触媒のサブ酸素センサ出力振幅、空燃比、
サブ酸素センサ出力振幅下限の相互の関係を示す特性
図。
サブ酸素センサ出力振幅下限の相互の関係を示す特性
図。
【図５】新品触媒のサブ酸素センサの出力を示す特性
図。
図。
【図６】劣化触媒のサブ酸素センサの出力を示す特性
図。
図。
【図７】ＮＯｘとサブ酸素センサの出力振幅との相関を
示す特性図。
示す特性図。
【図８】周期Ｔを考慮して補正を行った場合におけるＮ
Ｏｘとサブ酸素センサの出力振幅との相関を示す特性
図。
Ｏｘとサブ酸素センサの出力振幅との相関を示す特性
図。
１・・・吸気通路 ２・・・燃料通路 ３・・・空気取入口 ４・・・ミキサ ５・・・スロットルバルブ ６・・・圧力センサ ７・・・バイパス通路 ８・・・空燃比制御バルブ ９・・・回転数センサ １０・・・排気通路 １１・・・三元触媒 １２・・・メイン酸素濃度センサ １３・・・サブ酸素濃度センサ １４・・・測温センサ １５・・・制御装置 １６・・・全ガス消費量演算手段 １７・・・バイパスガス量演算手段 １８・・・バイパス比率テーブル １９・・・触媒劣化判定手段 ２０・・・制御定数判定手段 ２１・・・空燃比補正量演算手段 ２２・・・バイパスガス量演算手段 ２３・・・空燃比調整手段 Ｖ１・・・メイン酸素濃度センサ Ｖ２・・・サブ酸素濃度センサ ＴＧ・・・全ガス消費量 ＴＤＲ、ＴＤＬ・・・遅れ時間 ＦＡＦ・・・空燃比補正量 ＢＲ・・・バイパス燃料比率 ＢＧ・・・バイパスガス量
Claims (2)
- 【請求項１】 ガスエンジンの排気通路に配列されて排
気ガスを浄化する三元触媒と、前記三元触媒の上流側に
配設された第１の酸素濃度センサと、前記三元触媒の下
流側に配設された第２の酸素濃度センサと、前記第１及
び第２の酸素濃度センサの出力に応答して、排気ガス中
の酸素濃度から前記ガスエンジンの空燃比が理論空燃比
に対してリッチ状態にあるかリーン状態にあるかを検出
し、その結果に基づいて前記ガスエンジンの空燃比を制
御する空燃比制御装置、とを含むガスエンジンで用いら
れる三元触媒の劣化を判定する三元触媒の劣化判定方法
において、前記第２の酸素濃度センサの出力振動の振幅
により前記三元触媒の劣化を判定する際に、判定基準の
１要素として前記出力振動の下限値がスレショールドレ
ベルに達したときの当該出力振動の振幅を採用すること
を特徴とする三元触媒の劣化判定方法。 - 【請求項２】 ガスエンジンの排気通路に配列されて排
気ガスを浄化する三元触媒と、前記三元触媒の上流側に
配設された第１の酸素濃度センサと、前記三元触媒の下
流側に配設された第２の酸素濃度センサと、前記第１及
び第２の酸素濃度センサの出力に応答して、排気ガス中
の酸素濃度から前記ガスエンジンの空燃比が理論空燃比
に対してリッチ状態にあるかリーン状態にあるかを検出
し、その結果に基づいて前記ガスエンジンの空燃比を制
御する空燃比制御装置、とを含むガスエンジンで用いら
れる三元触媒の劣化を判定する三元触媒の劣化判定方法
において、前記第２の酸素濃度センサの出力振幅により
前記三元触媒の劣化を判定する際に、フィードバック周
期に基づいて補正することを特徴とする三元触媒の劣化
判定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186517A JP2643038B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 三元触媒の劣化判定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186517A JP2643038B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 三元触媒の劣化判定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0533632A JPH0533632A (ja) | 1993-02-09 |
| JP2643038B2 true JP2643038B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=16189886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3186517A Expired - Lifetime JP2643038B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 三元触媒の劣化判定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2643038B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2702516B1 (fr) * | 1993-03-12 | 1995-06-02 | Siemens Automotive Sa | Procédé de surveillance de l'efficacité d'un pot catalytique chauffé, pour le traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. |
| CN102803373B (zh) | 2009-06-15 | 2014-06-11 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 吸氧树脂组合物 |
| CN115387926B (zh) * | 2022-08-05 | 2023-09-15 | 上汽通用五菱汽车股份有限公司 | 一种发动机排放闭环控制方法及系统 |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP3186517A patent/JP2643038B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0533632A (ja) | 1993-02-09 |
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