JP3082523B2 - 内燃機関の触媒劣化診断装置 - Google Patents
内燃機関の触媒劣化診断装置Info
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の触媒劣化診断
装置に関し、詳しくは、ＮＯｘを転化する排気浄化触媒
におけるＮＯｘ転化性能の低下を診断し得る装置に関す
る。
装置に関し、詳しくは、ＮＯｘを転化する排気浄化触媒
におけるＮＯｘ転化性能の低下を診断し得る装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関の排気通路に介装される
排気浄化触媒の劣化（転化性能の低下）を診断する装置
としては、例えば特開平２−９１４４０号公報に開示さ
れるようなものがある。前記特開平２−９１４４０号公
報に開示される内燃機関は、排気通路に介装された三元
触媒の上流側及び下流側にそれぞれ酸素センサを備え、
これら酸素センサの出力に基づいて空燃比フィードバッ
ク制御を行う構成である。
排気浄化触媒の劣化（転化性能の低下）を診断する装置
としては、例えば特開平２−９１４４０号公報に開示さ
れるようなものがある。前記特開平２−９１４４０号公
報に開示される内燃機関は、排気通路に介装された三元
触媒の上流側及び下流側にそれぞれ酸素センサを備え、
これら酸素センサの出力に基づいて空燃比フィードバッ
ク制御を行う構成である。
【０００３】そして、かかる空燃比フィードバック制御
中における上流側の酸素センサの反転周期をｆｕ、下流
側の酸素センサの反転周期をｆｄとしたときに、ｆｄ／
ｆｕ≧所定値であるときには三元触媒の転化性能は正常
であり、ｆｄ／ｆｕ＜所定値であるときには三元触媒が
劣化していると診断するものである。即ち、前記診断方
法は、三元触媒における酸素ストレージ効果の度合いを
前記周期の比ｆｄ／ｆｕで判定し、以て、触媒の劣化診
断を行わせるものである。
中における上流側の酸素センサの反転周期をｆｕ、下流
側の酸素センサの反転周期をｆｄとしたときに、ｆｄ／
ｆｕ≧所定値であるときには三元触媒の転化性能は正常
であり、ｆｄ／ｆｕ＜所定値であるときには三元触媒が
劣化していると診断するものである。即ち、前記診断方
法は、三元触媒における酸素ストレージ効果の度合いを
前記周期の比ｆｄ／ｆｕで判定し、以て、触媒の劣化診
断を行わせるものである。
【０００４】一方、近年においては、理論空燃比よりも
大幅に希薄な空燃比域（例えば20〜22程度の空燃比）で
燃焼させる希薄燃焼機関が開発されており、かかる希薄
燃焼機関では、希薄空燃比域（空気過剰雰囲気中）でＮ
Ｏｘを浄化し得る所謂リーンＮＯｘ触媒が使用されてい
る。前記リーンＮＯｘ触媒は、ゼオライトを主成分とす
るものであり、排気中のＨＣを一時的に吸着し、このＨ
ＣによりＮＯｘを還元するものであると推定されてい
る。
大幅に希薄な空燃比域（例えば20〜22程度の空燃比）で
燃焼させる希薄燃焼機関が開発されており、かかる希薄
燃焼機関では、希薄空燃比域（空気過剰雰囲気中）でＮ
Ｏｘを浄化し得る所謂リーンＮＯｘ触媒が使用されてい
る。前記リーンＮＯｘ触媒は、ゼオライトを主成分とす
るものであり、排気中のＨＣを一時的に吸着し、このＨ
ＣによりＮＯｘを還元するものであると推定されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
診断方法は、排気中の酸素濃度が急変する境界空燃比で
ある理論空燃比を目標空燃比とする空燃比フィードバッ
ク制御が行われるときに、三元触媒の酸素ストレージ効
果により触媒下流側の酸素濃度変化に応答遅れを生じる
ことを利用して、触媒の酸素ストレージ効果の度合い、
引いては、三元触媒の転化性能の低下（劣化）を診断す
るものである。
診断方法は、排気中の酸素濃度が急変する境界空燃比で
ある理論空燃比を目標空燃比とする空燃比フィードバッ
ク制御が行われるときに、三元触媒の酸素ストレージ効
果により触媒下流側の酸素濃度変化に応答遅れを生じる
ことを利用して、触媒の酸素ストレージ効果の度合い、
引いては、三元触媒の転化性能の低下（劣化）を診断す
るものである。
【０００６】このため、希薄空燃比域（排気中の酸素濃
度が過剰な状態）でＮＯｘを浄化する前記リーンＮＯｘ
触媒の診断には適用できず、リーンＮＯｘ触媒の劣化診
断が行える診断装置の提供が望まれていた。本発明は上
記問題点に鑑みなされたものであり、希薄空燃比での燃
焼状態でＮＯｘを浄化するリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ転
化性能の低下（劣化）を診断できる触媒劣化診断装置を
提供することを目的とする。
度が過剰な状態）でＮＯｘを浄化する前記リーンＮＯｘ
触媒の診断には適用できず、リーンＮＯｘ触媒の劣化診
断が行える診断装置の提供が望まれていた。本発明は上
記問題点に鑑みなされたものであり、希薄空燃比での燃
焼状態でＮＯｘを浄化するリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ転
化性能の低下（劣化）を診断できる触媒劣化診断装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の触媒劣化診断装置は、酸素過剰雰囲気でＮＯ
ｘを転化するリーンＮＯｘ触媒作用及び三元触媒作用を
有した排気浄化触媒が排気通路に介装される内燃機関で
あって、所定の運転領域で希薄空燃比を目標空燃比とし
て運転される内燃機関の触媒劣化診断装置であって、図
１に示すように構成される。図１において、ＮＯｘセン
サは、前記排気浄化触媒におけるＮＯｘ転化率に相関す
る排気中のＮＯｘ濃度を検出するセンサである。
内燃機関の触媒劣化診断装置は、酸素過剰雰囲気でＮＯ
ｘを転化するリーンＮＯｘ触媒作用及び三元触媒作用を
有した排気浄化触媒が排気通路に介装される内燃機関で
あって、所定の運転領域で希薄空燃比を目標空燃比とし
て運転される内燃機関の触媒劣化診断装置であって、図
１に示すように構成される。図１において、ＮＯｘセン
サは、前記排気浄化触媒におけるＮＯｘ転化率に相関す
る排気中のＮＯｘ濃度を検出するセンサである。
【０００８】また、基準値設定手段は、運転条件検出手
段で検出される機関運転条件に基づいて前記ＮＯｘセン
サによる検出結果を判別するための基準値を設定する。
そして、診断手段は、前記ＮＯｘセンサによる検出結果
を前記基準値設定手段で設定された基準値に基づいて判
別して前記排気浄化触媒のＮＯｘ転化性能の低下を診断
する。
段で検出される機関運転条件に基づいて前記ＮＯｘセン
サによる検出結果を判別するための基準値を設定する。
そして、診断手段は、前記ＮＯｘセンサによる検出結果
を前記基準値設定手段で設定された基準値に基づいて判
別して前記排気浄化触媒のＮＯｘ転化性能の低下を診断
する。
【０００９】ここで、空燃比切り換え制御手段は、前記
診断手段が前記希薄空燃比で機関が運転されているとき
にＮＯｘ転化性能の低下を診断したときに、前記希薄空
燃比を目標空燃比とする所定の運転領域における目標空
燃比を強制的に理論空燃比に切り換える。
診断手段が前記希薄空燃比で機関が運転されているとき
にＮＯｘ転化性能の低下を診断したときに、前記希薄空
燃比を目標空燃比とする所定の運転領域における目標空
燃比を強制的に理論空燃比に切り換える。
【００１０】
【作用】かかる構成の触媒劣化診断装置によると、排気
浄化触媒におけるＮＯｘ転化率に相関する排気中のＮＯ
ｘ濃度がＮＯｘセンサで検出され、かかるＮＯｘセンサ
による検出結果が、機関運転条件に応じて判別されて、
触媒におけるＮＯｘ転化性能の低下が診断される。
浄化触媒におけるＮＯｘ転化率に相関する排気中のＮＯ
ｘ濃度がＮＯｘセンサで検出され、かかるＮＯｘセンサ
による検出結果が、機関運転条件に応じて判別されて、
触媒におけるＮＯｘ転化性能の低下が診断される。
【００１１】即ち、ＮＯｘセンサを設けることで、ＮＯ
ｘの転化率を直接的に検知し、該検知結果と機関運転状
態に応じて期待される値との比較によって、所期のＮＯ
ｘ転化性能が発揮されているか否かを診断させるように
した。また、排気浄化触媒は酸素過剰雰囲気でＮＯｘを
転化する作用を有し、これに応じて機関を希薄空燃比で
運転させるから、前記酸素過剰雰囲気でのＮＯｘ転化性
能が低下すると、希薄空燃比での燃焼状態でＮＯｘ排出
量が増大してしまう。そこで、希薄空燃比で運転されて
いるときに上記のようにしてＮＯｘ転化性能の低下が診
断されたときには、酸素過剰雰囲気でのＮＯｘ転化性能
の低下を示すから、目標空燃比を本来の希薄空燃比から
理論空燃比に切り換え、排気浄化触媒における三元触媒
作用でＮＯｘを含めた排気の浄化を図れるようにした。
ｘの転化率を直接的に検知し、該検知結果と機関運転状
態に応じて期待される値との比較によって、所期のＮＯ
ｘ転化性能が発揮されているか否かを診断させるように
した。また、排気浄化触媒は酸素過剰雰囲気でＮＯｘを
転化する作用を有し、これに応じて機関を希薄空燃比で
運転させるから、前記酸素過剰雰囲気でのＮＯｘ転化性
能が低下すると、希薄空燃比での燃焼状態でＮＯｘ排出
量が増大してしまう。そこで、希薄空燃比で運転されて
いるときに上記のようにしてＮＯｘ転化性能の低下が診
断されたときには、酸素過剰雰囲気でのＮＯｘ転化性能
の低下を示すから、目標空燃比を本来の希薄空燃比から
理論空燃比に切り換え、排気浄化触媒における三元触媒
作用でＮＯｘを含めた排気の浄化を図れるようにした。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。実施例の
システム構成を示す図２において、Ｖ型内燃機関１の各
気筒には、エアクリーナ２，スロットル弁３，吸気マニ
ホールド４を介して空気が吸引される。前記吸気マニホ
ールド４の各ブランチ部には、それぞれ電磁式の燃料噴
射弁５が設けられている。
システム構成を示す図２において、Ｖ型内燃機関１の各
気筒には、エアクリーナ２，スロットル弁３，吸気マニ
ホールド４を介して空気が吸引される。前記吸気マニホ
ールド４の各ブランチ部には、それぞれ電磁式の燃料噴
射弁５が設けられている。
【００１３】機関１からの排気は、排気マニホールド６
ａ，６ｂによって片バンク毎に集められた後、それぞれ
排気管７ａ，７ｂによってマフラ８に導かれる。前記排
気管７ａ，７ｂには、それぞれに触媒コンバータ（排気
浄化触媒）９ａ，９ｂが介装されている。前記触媒コン
バータ９ａ，９ｂは、理論空燃比付近でＮＯｘ，ＨＣ，
ＣＯを同時に高い転化率で浄化する三元触媒作用と、酸
素過剰状態（希薄空燃比燃焼状態）でＮＯｘを還元（転
化）するリーンＮＯｘ触媒作用との両方を有するもので
ある。
ａ，６ｂによって片バンク毎に集められた後、それぞれ
排気管７ａ，７ｂによってマフラ８に導かれる。前記排
気管７ａ，７ｂには、それぞれに触媒コンバータ（排気
浄化触媒）９ａ，９ｂが介装されている。前記触媒コン
バータ９ａ，９ｂは、理論空燃比付近でＮＯｘ，ＨＣ，
ＣＯを同時に高い転化率で浄化する三元触媒作用と、酸
素過剰状態（希薄空燃比燃焼状態）でＮＯｘを還元（転
化）するリーンＮＯｘ触媒作用との両方を有するもので
ある。
【００１４】コントロールユニット10は、マイクロコン
ピュータを内蔵し、各種センサからの検出信号に基づい
て後述のように燃料噴射弁５による燃料噴射量Ｔｉ（噴
射パルス幅）を演算し、該燃料噴射量Ｔｉに基づいて燃
料噴射弁５を開駆動制御することで、機関１への燃料供
給を電子制御する。尚、本実施例の機関は、所定の運転
領域においては、理論空燃比よりも大幅に希薄な空燃比
（例えば22）で燃焼させる所謂希薄燃焼機関であり、前
記希薄燃焼領域以外では、理論空燃比付近の空燃比（出
力空燃比）での燃焼を行わせ、加速性能等を確保するよ
うになっている。
ピュータを内蔵し、各種センサからの検出信号に基づい
て後述のように燃料噴射弁５による燃料噴射量Ｔｉ（噴
射パルス幅）を演算し、該燃料噴射量Ｔｉに基づいて燃
料噴射弁５を開駆動制御することで、機関１への燃料供
給を電子制御する。尚、本実施例の機関は、所定の運転
領域においては、理論空燃比よりも大幅に希薄な空燃比
（例えば22）で燃焼させる所謂希薄燃焼機関であり、前
記希薄燃焼領域以外では、理論空燃比付近の空燃比（出
力空燃比）での燃焼を行わせ、加速性能等を確保するよ
うになっている。
【００１５】前記各種センサとしては、スロットル弁３
の上流側で機関１の吸入空気量Ｑａを検出するエアフロ
ーメータ11、カム軸から機関回転信号を取り出すクラン
ク角センサ12、機関１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温
センサ13、排気マニホールド６ａ，６ｂの集合部にそれ
ぞれ設けられて各バンク毎に排気中の酸素濃度を検出す
る酸素センサ14ａ，14ｂ、スロットル弁３の開度を検出
するポテンショメータ式のスロットルセンサ15が設けら
れている。
の上流側で機関１の吸入空気量Ｑａを検出するエアフロ
ーメータ11、カム軸から機関回転信号を取り出すクラン
ク角センサ12、機関１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温
センサ13、排気マニホールド６ａ，６ｂの集合部にそれ
ぞれ設けられて各バンク毎に排気中の酸素濃度を検出す
る酸素センサ14ａ，14ｂ、スロットル弁３の開度を検出
するポテンショメータ式のスロットルセンサ15が設けら
れている。
【００１６】尚、17はアイドル時の吸入空気量を調整す
るためのコントロールバルブであり、スロットル弁３を
バイパスして設けられたバイパス通路18を介して機関１
に供給される補助空気量を調整する。更に、コントロー
ルユニット10は、後述するように、前記触媒コンバータ
９ａ，９ｂにおけるＮＯｘ転化性能の低下を診断する触
媒劣化診断機能を有しており、前記診断のために、各触
媒コンバータ９ａ，９ｂにはそれぞれその上流側にＮＯ
ｘセンサ16ａ，16ｂが設けられ、更に、下流側にもＮＯ
ｘセンサ18ａ，18ｂが設けられている。
るためのコントロールバルブであり、スロットル弁３を
バイパスして設けられたバイパス通路18を介して機関１
に供給される補助空気量を調整する。更に、コントロー
ルユニット10は、後述するように、前記触媒コンバータ
９ａ，９ｂにおけるＮＯｘ転化性能の低下を診断する触
媒劣化診断機能を有しており、前記診断のために、各触
媒コンバータ９ａ，９ｂにはそれぞれその上流側にＮＯ
ｘセンサ16ａ，16ｂが設けられ、更に、下流側にもＮＯ
ｘセンサ18ａ，18ｂが設けられている。
【００１７】前記ＮＯｘセンサ16ａ，16ｂ，18ａ，18ｂ
は、半導体式のＡｇ0.04Ｖ2 Ｏ5 の薄膜型センサであ
る。かかるＮＯｘセンサは、ＮＯｘのセンサ表面への吸
着により図３に示すように抵抗値が変化する公知のセン
サである。そして、コントロールユニット10は、前記Ｎ
Ｏｘセンサ16ａ，16ｂ，18ａ，18ｂの出力に基づいて前
記触媒コンバータ９ａ，９ｂにおけるＮＯｘ転化性能の
低下を診断し、該診断の結果、前記触媒コンバータ９
ａ，９ｂのＮＯｘ転化性能が低下していると判別したと
きには、機関１が搭載された車両の運転席等に設けられ
た警告灯19（警報手段）を点灯させて、前記診断結果を
運転者に警告すると共に、目標空燃比の切り換えを行う
ようになっている。
は、半導体式のＡｇ0.04Ｖ2 Ｏ5 の薄膜型センサであ
る。かかるＮＯｘセンサは、ＮＯｘのセンサ表面への吸
着により図３に示すように抵抗値が変化する公知のセン
サである。そして、コントロールユニット10は、前記Ｎ
Ｏｘセンサ16ａ，16ｂ，18ａ，18ｂの出力に基づいて前
記触媒コンバータ９ａ，９ｂにおけるＮＯｘ転化性能の
低下を診断し、該診断の結果、前記触媒コンバータ９
ａ，９ｂのＮＯｘ転化性能が低下していると判別したと
きには、機関１が搭載された車両の運転席等に設けられ
た警告灯19（警報手段）を点灯させて、前記診断結果を
運転者に警告すると共に、目標空燃比の切り換えを行う
ようになっている。
【００１８】即ち、触媒コンバータ９ａ，９ｂにおける
ＮＯｘ転化率は、触媒上流側におけるＮＯｘ濃度と、触
媒下流側におけるＮＯｘ濃度との比で規定されるから、
上記の上流側及び下流側それぞれに設けられたＮＯｘセ
ンサ16ａ，16ｂ，18ａ，18ｂが、本実施例において、触
媒コンバータ９ａ，９ｂにおけるＮＯｘ転化率に相関す
る排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサに相当す
る。
ＮＯｘ転化率は、触媒上流側におけるＮＯｘ濃度と、触
媒下流側におけるＮＯｘ濃度との比で規定されるから、
上記の上流側及び下流側それぞれに設けられたＮＯｘセ
ンサ16ａ，16ｂ，18ａ，18ｂが、本実施例において、触
媒コンバータ９ａ，９ｂにおけるＮＯｘ転化率に相関す
る排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサに相当す
る。
【００１９】ここで、本実施例の触媒劣化診断装置の構
成を簡略化して図４のブロック図に示してある。図４に
示すように、コントロールユニット10は、クランク角セ
ンサ12及びエアフローメータ11の検出信号に基づいて基
準値を設定する基準値設定手段Ａとしての機能、上流側
のＮＯｘセンサ16ａ，16ｂ及び下流側のＮＯｘセンサ18
ａ，18ｂの検出信号に基づいて触媒コンバータ９ａ，９
ｂの上下流間におけるＮＯｘ濃度比を演算するＮＯｘ濃
度比演算手段Ｂとしての機能、更に、前記基準値とＮＯ
ｘ濃度比との比較に基づいて触媒コンバータ９ａ，９ｂ
におけるＮＯｘ転化性能の低下を診断する診断手段Ｃと
しての機能を備えている。
成を簡略化して図４のブロック図に示してある。図４に
示すように、コントロールユニット10は、クランク角セ
ンサ12及びエアフローメータ11の検出信号に基づいて基
準値を設定する基準値設定手段Ａとしての機能、上流側
のＮＯｘセンサ16ａ，16ｂ及び下流側のＮＯｘセンサ18
ａ，18ｂの検出信号に基づいて触媒コンバータ９ａ，９
ｂの上下流間におけるＮＯｘ濃度比を演算するＮＯｘ濃
度比演算手段Ｂとしての機能、更に、前記基準値とＮＯ
ｘ濃度比との比較に基づいて触媒コンバータ９ａ，９ｂ
におけるＮＯｘ転化性能の低下を診断する診断手段Ｃと
しての機能を備えている。
【００２０】更に、クランク角センサ12及びエアフロー
メータ11の出力に基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを演算す
る基本燃料噴射量演算手段Ｅ、該基本燃料噴射量演算手
段Ｅで演算された基本燃料噴射量Ｔｐと診断手段Ｃの診
断結果とに基づいて最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算する
噴射量演算手段Ｆ（空燃比切り換え制御手段）、該噴射
量演算手段Ｆで演算された燃料噴射量Ｔｉに基づいて燃
料噴射弁５を駆動制御する噴射弁駆動手段Ｇが、コント
ロールユニット10の機能として設けられている。
メータ11の出力に基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを演算す
る基本燃料噴射量演算手段Ｅ、該基本燃料噴射量演算手
段Ｅで演算された基本燃料噴射量Ｔｐと診断手段Ｃの診
断結果とに基づいて最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算する
噴射量演算手段Ｆ（空燃比切り換え制御手段）、該噴射
量演算手段Ｆで演算された燃料噴射量Ｔｉに基づいて燃
料噴射弁５を駆動制御する噴射弁駆動手段Ｇが、コント
ロールユニット10の機能として設けられている。
【００２１】また、本実施例では、前記診断手段Ｃにお
ける診断結果（診断信号）を受けて、選択的に作動され
る前記警告灯19からなる警報手段Ｄが設けられている。
ここで、前記基準値設定手段Ａは、前記基本燃料噴射量
Ｔｐを機関負荷相当値とし、この基本燃料噴射量Ｔｐと
機関回転数Ｎｅとに基づいて前記基準値Ｒ 0 を設定す
る。一方、ＮＯｘ濃度比演算手段Ｂは、ＮＯｘセンサの
出力に基づいて触媒における転化効率を示すことになる
触媒の上下流間におけるＮＯｘ濃度の比を演算する。そ
して、前記診断手段Ｃは、前記基準値Ｒ 0 とＮＯｘ濃度
比とを比較することで、ＮＯｘ転換効率の所定以上の低
下を判別する。
ける診断結果（診断信号）を受けて、選択的に作動され
る前記警告灯19からなる警報手段Ｄが設けられている。
ここで、前記基準値設定手段Ａは、前記基本燃料噴射量
Ｔｐを機関負荷相当値とし、この基本燃料噴射量Ｔｐと
機関回転数Ｎｅとに基づいて前記基準値Ｒ 0 を設定す
る。一方、ＮＯｘ濃度比演算手段Ｂは、ＮＯｘセンサの
出力に基づいて触媒における転化効率を示すことになる
触媒の上下流間におけるＮＯｘ濃度の比を演算する。そ
して、前記診断手段Ｃは、前記基準値Ｒ 0 とＮＯｘ濃度
比とを比較することで、ＮＯｘ転換効率の所定以上の低
下を判別する。
【００２２】前記噴射量演算手段Ｆは、診断手段Ｃによ
って触媒コンバータ９ａ，９ｂにおけるリーンＮＯｘ触
媒作用が低下していることが判別されると、希薄空燃比
に対応する噴射量の設定をキャンセルし、代わりに、理
論空燃比に対応する噴射量の演算を行う。そして、かか
る噴射量演算手段Ｆによる演算結果を受けて、噴射弁駆
動手段Ｇは、燃料噴射弁５に対して機関回転に同期した
所定タイミングで噴射量Ｔｉ相当のパスル幅を有する噴
射パルス信号を出力する。また、診断手段ＣによってＮ
Ｏｘ転化効率の低下が判別されたときには、警報手段Ｄ
を作動させて、ＮＯｘ転化性能の低下を警報する。
って触媒コンバータ９ａ，９ｂにおけるリーンＮＯｘ触
媒作用が低下していることが判別されると、希薄空燃比
に対応する噴射量の設定をキャンセルし、代わりに、理
論空燃比に対応する噴射量の演算を行う。そして、かか
る噴射量演算手段Ｆによる演算結果を受けて、噴射弁駆
動手段Ｇは、燃料噴射弁５に対して機関回転に同期した
所定タイミングで噴射量Ｔｉ相当のパスル幅を有する噴
射パルス信号を出力する。また、診断手段ＣによってＮ
Ｏｘ転化効率の低下が判別されたときには、警報手段Ｄ
を作動させて、ＮＯｘ転化性能の低下を警報する。
【００２３】次に、図５のフローチャートに従って、上
記に概略説明したリーンＮＯｘ触媒作用の診断、及び、
該診断結果を受けた警報制御・空燃比制御の様子を詳細
に説明する。図５のフローチャートにおいて、まず、Ｐ
21では、クランク角センサ12の検出信号に基づいて機関
回転数Ｎｅを検出する。次いで、Ｐ22では、エアフロー
メータ11の検出信号に基づいて機関１の吸入空気量Ｑａ
を検出する。
記に概略説明したリーンＮＯｘ触媒作用の診断、及び、
該診断結果を受けた警報制御・空燃比制御の様子を詳細
に説明する。図５のフローチャートにおいて、まず、Ｐ
21では、クランク角センサ12の検出信号に基づいて機関
回転数Ｎｅを検出する。次いで、Ｐ22では、エアフロー
メータ11の検出信号に基づいて機関１の吸入空気量Ｑａ
を検出する。
【００２４】そして、Ｐ23では、前記機関回転数Ｎｅと
吸入空気量Ｑａとに基づいて前記燃料噴射弁５における
基本噴射量（基本噴射パルス幅）Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ
（Ｋは噴射弁５の流量特性に対応する比例定数であ
る。）を演算する。尚、該基本噴射量Ｔｐは、理論空燃
比相当値として演算されるようにしてある。次のＰ24で
は、機関回転数Ｎｅ及び基本噴射量Ｔｐから予め設定さ
れている希薄燃焼領域であるか否かを判別を行い、希薄
燃焼領域であるときには、Ｐ25へ進む。
吸入空気量Ｑａとに基づいて前記燃料噴射弁５における
基本噴射量（基本噴射パルス幅）Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ
（Ｋは噴射弁５の流量特性に対応する比例定数であ
る。）を演算する。尚、該基本噴射量Ｔｐは、理論空燃
比相当値として演算されるようにしてある。次のＰ24で
は、機関回転数Ｎｅ及び基本噴射量Ｔｐから予め設定さ
れている希薄燃焼領域であるか否かを判別を行い、希薄
燃焼領域であるときには、Ｐ25へ進む。
【００２５】Ｐ25では、前記基本噴射量Ｔｐに基づき、
以下の式に従って噴射量Ｔｉを演算する。 Ｔｉ＝（14.6／22）×Ｔｐ＋Ｔｓ 上記演算式は、理論空燃比（空燃比＝14.6）相当値とし
て演算された基本噴射量Ｔｐを、希薄燃焼領域における
目標の希薄空燃比（＝22）に相当する値に変換するもの
であり、また、Ｔｓは噴射弁５の無効噴射時間を補正す
るための値であって噴射弁５の電源であるバッテリ電圧
により決定される。
以下の式に従って噴射量Ｔｉを演算する。 Ｔｉ＝（14.6／22）×Ｔｐ＋Ｔｓ 上記演算式は、理論空燃比（空燃比＝14.6）相当値とし
て演算された基本噴射量Ｔｐを、希薄燃焼領域における
目標の希薄空燃比（＝22）に相当する値に変換するもの
であり、また、Ｔｓは噴射弁５の無効噴射時間を補正す
るための値であって噴射弁５の電源であるバッテリ電圧
により決定される。
【００２６】そして、上記の希薄空燃比（＝22）を目標
空燃比として演算された燃料噴射量Ｔｉに従って噴射弁
５の噴射が制御される状態において、Ｐ26以降のＮＯｘ
転化性能の診断を行わせることで、触媒コンバータ９
ａ，９ｂにおけるリーンＮＯｘ触媒作用の劣化を診断さ
せる。Ｐ26では、触媒コンバータ９ａ，９ｂの上流側に
設けられたＮＯｘセンサ16ａ，16ｂ（第１ＮＯｘセン
サ）の出力ＶRU，ＶLUを測定する。
空燃比として演算された燃料噴射量Ｔｉに従って噴射弁
５の噴射が制御される状態において、Ｐ26以降のＮＯｘ
転化性能の診断を行わせることで、触媒コンバータ９
ａ，９ｂにおけるリーンＮＯｘ触媒作用の劣化を診断さ
せる。Ｐ26では、触媒コンバータ９ａ，９ｂの上流側に
設けられたＮＯｘセンサ16ａ，16ｂ（第１ＮＯｘセン
サ）の出力ＶRU，ＶLUを測定する。
【００２７】更に、Ｐ27では、触媒コンバータ９ａ，９
ｂの下流側に設けられたＮＯｘセンサ18ａ，18ｂ（第２
ＮＯｘセンサ）の出力ＶRD，ＶLDを測定する。そして、
次のＰ28では、前記測定された出力に基づいて触媒コン
バータ９ａ，９ｂにおけるＮＯｘ転換率を示す触媒上下
流間におけるＮＯｘ濃度比Ｒを下式に従って演算する。 Ｒ＝（Ｖ RU ＋Ｖ LU −Ｖ RD −Ｖ LD ）／（Ｖ RU ＋Ｖ LU ） 尚、上記の演算式は、各バンク毎にそれぞれ設けられた
２つの触媒コンバータ９ａ，９ｂにおけるＮＯｘ転化率
を平均的に求める演算式であり、各触媒コンバ ータ９
ａ，９ｂ毎にＮＯｘ濃度比を演算させるようにしても良
い。
ｂの下流側に設けられたＮＯｘセンサ18ａ，18ｂ（第２
ＮＯｘセンサ）の出力ＶRD，ＶLDを測定する。そして、
次のＰ28では、前記測定された出力に基づいて触媒コン
バータ９ａ，９ｂにおけるＮＯｘ転換率を示す触媒上下
流間におけるＮＯｘ濃度比Ｒを下式に従って演算する。 Ｒ＝（Ｖ RU ＋Ｖ LU −Ｖ RD −Ｖ LD ）／（Ｖ RU ＋Ｖ LU ） 尚、上記の演算式は、各バンク毎にそれぞれ設けられた
２つの触媒コンバータ９ａ，９ｂにおけるＮＯｘ転化率
を平均的に求める演算式であり、各触媒コンバ ータ９
ａ，９ｂ毎にＮＯｘ濃度比を演算させるようにしても良
い。
【００２８】一方、Ｐ29では、前記機関回転数Ｎｅと基
本燃料噴射量Ｔｐ（機関負荷）とに基づいて前記ＮＯｘ
濃度比Ｒの判別に用いる基準値Ｒ0 を可変設定する（図
６参照）。次いで、Ｐ30では、前記Ｐ28で演算したＮＯ
ｘ濃度比Ｒと、前記Ｐ29で求めた基準値Ｒ0 とを比較
し、基準値Ｒ0 よりも実際のＮＯｘ濃度比Ｒが大きい場
合には、触媒コンバータ９ａ，９ｂにおけるリーンＮＯ
ｘ触媒作用（希薄燃焼状態でＮＯｘを還元処理する作
用）が正常に機能しているものと判断する。そして、こ
の場合には、Ｐ31へ進み、警告灯19をＯＦＦし、通常に
希薄燃焼領域での希薄空燃比を目標空燃比とする燃料制
御を継続させる。
本燃料噴射量Ｔｐ（機関負荷）とに基づいて前記ＮＯｘ
濃度比Ｒの判別に用いる基準値Ｒ0 を可変設定する（図
６参照）。次いで、Ｐ30では、前記Ｐ28で演算したＮＯ
ｘ濃度比Ｒと、前記Ｐ29で求めた基準値Ｒ0 とを比較
し、基準値Ｒ0 よりも実際のＮＯｘ濃度比Ｒが大きい場
合には、触媒コンバータ９ａ，９ｂにおけるリーンＮＯ
ｘ触媒作用（希薄燃焼状態でＮＯｘを還元処理する作
用）が正常に機能しているものと判断する。そして、こ
の場合には、Ｐ31へ進み、警告灯19をＯＦＦし、通常に
希薄燃焼領域での希薄空燃比を目標空燃比とする燃料制
御を継続させる。
【００２９】一方、Ｐ30で基準値Ｒ0 よりも実際のＮＯ
ｘ濃度比Ｒが小さいと判別された場合には、触媒コンバ
ータ９ａ，９ｂにおけるリーンＮＯｘ触媒作用が低下し
ているものと判断し、Ｐ32で警告灯19をＯＮにしてＮＯ
ｘ転化性能の低下を知らせると共に、空燃比切り換え制
御手段としてのＰ33では、前記Ｐ25で演算された希薄空
燃比（＝22）を目標空燃比とする燃料噴射量Ｔｉに代え
て、理論空燃比を目標空燃比とする燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔ
ｐ＋Ｔｓを演算させる。そして、該理論空燃比相当の噴
射量Ｔｉに基づいて噴射弁５を駆動制御させることで、
希薄燃焼領域における目標空燃比を本来の希薄空燃比か
ら理論空燃比に切り換えて噴射弁５による燃料噴射が制
御されるようにする。
ｘ濃度比Ｒが小さいと判別された場合には、触媒コンバ
ータ９ａ，９ｂにおけるリーンＮＯｘ触媒作用が低下し
ているものと判断し、Ｐ32で警告灯19をＯＮにしてＮＯ
ｘ転化性能の低下を知らせると共に、空燃比切り換え制
御手段としてのＰ33では、前記Ｐ25で演算された希薄空
燃比（＝22）を目標空燃比とする燃料噴射量Ｔｉに代え
て、理論空燃比を目標空燃比とする燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔ
ｐ＋Ｔｓを演算させる。そして、該理論空燃比相当の噴
射量Ｔｉに基づいて噴射弁５を駆動制御させることで、
希薄燃焼領域における目標空燃比を本来の希薄空燃比か
ら理論空燃比に切り換えて噴射弁５による燃料噴射が制
御されるようにする。
【００３０】即ち、触媒コンバータ９ａ，９ｂにおける
リーンＮＯｘ触媒作用の低下が診断されたときには、そ
のまま希薄燃焼を継続させると、ＮＯｘが浄化されない
まま排出されることになってしまうので、希薄燃焼を停
止させて理論空燃比での燃焼を本来の希薄燃焼領域にお
いても行わせ、触媒コンバータ９ａ，９ｂにおける三元
触媒作用で排気（ＮＯｘ）を浄化できるようにする。
リーンＮＯｘ触媒作用の低下が診断されたときには、そ
のまま希薄燃焼を継続させると、ＮＯｘが浄化されない
まま排出されることになってしまうので、希薄燃焼を停
止させて理論空燃比での燃焼を本来の希薄燃焼領域にお
いても行わせ、触媒コンバータ９ａ，９ｂにおける三元
触媒作用で排気（ＮＯｘ）を浄化できるようにする。
【００３１】従って、触媒コンバータ９ａ，９ｂにおけ
るリーンＮＯｘ触媒作用が低下しても、三元触媒作用が
正常であれば、希薄燃焼は行えなくなるが、少なくとも
多量のＮＯｘが排出される不具合の発生を回避できるよ
うになる。尚、上記実施例では、触媒コンバータ９ａ，
９ｂ（排気浄化触媒）におけるＮＯｘ転化率に相関する
排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサとして、各
触媒コンバータ９ａ，９ｂの上流側及び下流側に設けら
れたＮＯｘセンサ16ａ，16ｂ，18ａ，18ｂを示したが、
簡易的には触媒コンバータ９ａ，９ｂそれぞれの下流側
にのみＮＯｘセンサを設け（上記実施例のＮＯｘセンサ
18ａ，18ｂ）、かかるＮＯｘセンサで検出される触媒に
よる浄化後の排気中のＮＯｘ濃度と、機関運転条件（負
荷，回転）から設定される基準濃度値との比較に基づい
て、ＮＯｘ転化性能の低下を診断させるようにしても良
い。
るリーンＮＯｘ触媒作用が低下しても、三元触媒作用が
正常であれば、希薄燃焼は行えなくなるが、少なくとも
多量のＮＯｘが排出される不具合の発生を回避できるよ
うになる。尚、上記実施例では、触媒コンバータ９ａ，
９ｂ（排気浄化触媒）におけるＮＯｘ転化率に相関する
排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサとして、各
触媒コンバータ９ａ，９ｂの上流側及び下流側に設けら
れたＮＯｘセンサ16ａ，16ｂ，18ａ，18ｂを示したが、
簡易的には触媒コンバータ９ａ，９ｂそれぞれの下流側
にのみＮＯｘセンサを設け（上記実施例のＮＯｘセンサ
18ａ，18ｂ）、かかるＮＯｘセンサで検出される触媒に
よる浄化後の排気中のＮＯｘ濃度と、機関運転条件（負
荷，回転）から設定される基準濃度値との比較に基づい
て、ＮＯｘ転化性能の低下を診断させるようにしても良
い。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
特に、希薄空燃比での燃焼状態（空気過剰雰囲気中）で
ＮＯｘを浄化し得る所謂リーンＮＯｘ触媒作用の診断が
行えるようになり、また、かかるリーンＮＯｘ触媒作用
が触媒劣化によって低下している状態のまま希薄燃焼が
続行されて、多量のＮＯｘが排出されることを未然に防
止することが可能になるという効果がある。
特に、希薄空燃比での燃焼状態（空気過剰雰囲気中）で
ＮＯｘを浄化し得る所謂リーンＮＯｘ触媒作用の診断が
行えるようになり、また、かかるリーンＮＯｘ触媒作用
が触媒劣化によって低下している状態のまま希薄燃焼が
続行されて、多量のＮＯｘが排出されることを未然に防
止することが可能になるという効果がある。
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。
【図２】実施例のシステム構成を示す概略図。
【図３】ＮＯｘセンサの特性を示す線図。
【図４】実施例の構成を示すブロック図。
【図５】実施例の診断制御及び空燃比制御を示すフロー
チャート。
チャート。
【図６】ＮＯｘ濃度比の基準値を記憶したマップを示す
図。
図。
【符号の説明】 １…内燃機関 ５…燃料噴射弁 ９ａ，９ｂ…触媒コンバータ（排気浄化触媒） 10…コントロールユニット 11…エアフローメータ 12…クランク角センサ 16ａ，16ｂ，18ａ，18ｂ…ＮＯｘセンサ
Claims (1)
- 【請求項１】酸素過剰雰囲気でＮＯｘを転化するリーン
ＮＯｘ触媒作用及び三元触媒作用を有した排気浄化触媒
が排気通路に介装される内燃機関であって、所定の運転
領域で希薄空燃比を目標空燃比として運転される内燃機
関の触媒劣化診断装置であって、 前記排気浄化触媒におけるＮＯｘ転化率に相関する排気
中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、 機関運転条件を検出する運転条件検出手段と、 該運転条件検出手段で検出される機関運転条件に基づい
て前記ＮＯｘセンサによる検出結果を判別するための基
準値を設定する基準値設定手段と、 前記ＮＯｘセンサによる検出結果を前記基準値設定手段
で設定された基準値に基づいて判別して前記排気浄化触
媒のＮＯｘ転化性能の低下を診断する診断手段と、該診断手段が前記希薄空燃比で機関が運転されていると
きにＮＯｘ転化性能の低下を診断したときに、前記希薄
空燃比を目標空燃比とする所定の運転領域における目標
空燃比を強制的に理論空燃比に切り換える空燃比切り換
え制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の触媒劣
化診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05197525A JP3082523B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 内燃機関の触媒劣化診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05197525A JP3082523B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 内燃機関の触媒劣化診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0754641A JPH0754641A (ja) | 1995-02-28 |
| JP3082523B2 true JP3082523B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=16375922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05197525A Expired - Fee Related JP3082523B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 内燃機関の触媒劣化診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3082523B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10013893A1 (de) * | 2000-03-21 | 2001-09-27 | Dmc2 Degussa Metals Catalysts | Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Abgasreinigungskatalysators |
| JP4729405B2 (ja) * | 2006-01-20 | 2011-07-20 | 本田技研工業株式会社 | 触媒の劣化判定装置 |
| JP5121240B2 (ja) | 2007-02-02 | 2013-01-16 | ボッシュ株式会社 | 排気浄化システムの故障診断装置及び排気浄化システムの故障診断方法 |
| JP4412399B2 (ja) | 2007-12-06 | 2010-02-10 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の異常検出装置 |
-
1993
- 1993-08-09 JP JP05197525A patent/JP3082523B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0754641A (ja) | 1995-02-28 |
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| Date | Code | Title | Description |
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