JP4507426B2

JP4507426B2 - Exhaust purification catalyst deterioration detector

Info

Publication number: JP4507426B2
Application number: JP2001061333A
Authority: JP
Inventors: 公二郎岡田; 保樹田村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2021-03-06
Also published as: JP2002256855A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系に設けられた少なくとも酸化機能を有する排気浄化触媒の劣化状態を検出する排気浄化触媒の劣化検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、酸化機能を備えた排気浄化触媒として、白金（Ｐｔ）等の貴金属を有する三元触媒や酸化触媒の他、リーン空燃比で運転中に排ガス中のＮＯｘを吸蔵または吸着（以下、単に吸蔵と称する。）し、理論空燃比（ストイキ）またはリッチ空燃比での運転中に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化する吸蔵型ＮＯｘ触媒（ＮＯをＮＯ₂に酸化して吸蔵する特性を有するために酸化機能を備えた触媒）などが実用化されている。そして、このような触媒が劣化して排気浄化能力が低下した場合には、計器盤のエンジンチェックランプを点灯する等により運転者に認識させ、整備工場等で触媒交換等の措置をとる必要がある。
【０００３】
このような排気浄化触媒の劣化状態を検出する技術として、例えば、特開平３−７４５４０号公報に開示されたものがある。この公報に開示された「内燃機関の空燃比制御装置」は、触媒の上流側に設けたＯ₂センサの出力に基づいて燃料供給量を補正して空燃比を理論空燃比にフィードバック制御すると共に、触媒の下流側に設けたリニアＯ₂センサの出力をモニタし、この出力が理論空燃比から所定値以上相違した場合に触媒の劣化を判定するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の「内燃機関の空燃比制御装置」は、フィードバック制御により触媒の上流側の酸素濃度を理論空燃比を中心に変動させても、触媒が正常であれば下流側の酸素濃度は大きく変動しないが、触媒が劣化すると上流側の酸素濃度変化に追従して触媒下流側の酸素濃度も大きく変動する現象に着目したものである。この現象は触媒の有する酸素ストレージ機能に起因するものであり、十分な酸素ストレージ機能が維持されている状態では、酸化雰囲気で酸素を吸着して還元雰囲気で酸素を放出するため、触媒の正常時は酸素ストレージ機能により下流側の酸素濃度の変動は少ないが、触媒が劣化して酸素ストレージ機能が低下すると、酸素の吸着反応及び放出反応が低下するため、排気に連動して下流側の酸素濃度の変動が大きくなる。
【０００５】
即ち、この従来技術では、触媒において主にセリア等の添加剤の劣化による酸素ストレージ機能の低下を検出することで、間接的に触媒の劣化を判定しているが、各種の触媒の中にはこの酸素ストレージ機能をほとんど有しないものがあり、この触媒に対しては劣化判定を行うことができない。例えば、エンジンに近接して排気通路に配設された三元触媒にあっては、その下流側に設けた吸蔵型ＮＯｘ触媒の還元時に還元剤としてのＣＯが酸化されるのを防止するために、酸素ストレージ機能が低くなるようにセリア等の添加剤の含有量が抑制あるいは除去されている。そのため、このような酸素ストレージ機能を有していない三元触媒に対しては適正な劣化判定を行うことができないという問題がある。
【０００６】
なお、例えば、特開平３−７０８４９号公報の「内燃機関の排気浄化装置」には、排気通路に三元触媒を設け、その下流側に酸素濃度に応じた起電力を出力する２個の検出素子を有する診断センサを設け、一方の検出素子にのみ窒素酸化物還元触媒層を設け、２個の検出素子の起電力の差に基づいて窒素酸化物排出量の異常を検出する技術が開示されている。しかしながら、この技術は、排気浄化触媒の劣化を検出するものではなく、窒素酸化物排出量の異常を検出したときに、排気還流量を制御するものでしかない。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するものであって、触媒の種類に拘らず劣化状態を高精度に検出可能とした排気浄化触媒の劣化検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために請求項１の発明の排気浄化触媒の劣化検出装置では、内燃機関の排気通路に排気浄化触媒を設け、この排気浄化触媒の上流側に、濃度検出部の周囲に酸化能力が付与されて酸化能力が排気浄化触媒と相関して劣化する第１酸素濃度センサと、濃度検出部の周囲に酸化能力が付与されていないかあるいは酸化能力が第１酸素濃度センサとは異なる第２酸素濃度センサとを設け、劣化判定手段が第１酸素濃度センサの出力と第２酸素濃度センサの出力とに基づいて排気浄化触媒の劣化を判定するようにしている。
【０００９】
従って、酸素濃度センサの濃度検出部の周囲に酸化能力を付与すると、水素の存在下でセンサ出力特性が酸素希薄（酸素濃度が低い）側にシフトする現象を抑制することができるが、上記した第１酸素濃度センサと第２酸素濃度センサとでは濃度検出部の周囲の酸化能力が異なるため、両センサのシフト抑制量は異なってセンサ出力特性に差が生じる。しかしながら、第１酸素濃度センサの濃度検出部の周囲に付与された酸化能力が劣化すると、両センサの出力特性の差が変化する。そして、このような状況を発生させる酸化能力の劣化は排気浄化触媒の劣化と相関しているため、第１、第２酸素濃度センサの出力に基づいて排気浄化触媒の劣化を精度良く検出することができる。また、排気浄化触媒の酸素ストレージ能力の低下を検出して劣化検出するものではないため、酸素ストレージ能力ほとんど有していない排気浄化触媒に対しても、有効に劣化を検出することができる。
【００１０】
なお、好ましい態様として、劣化判定手段は、排気浄化触媒に流入する排気が還元雰囲気、例えば、排気中の水素濃度が高い特定運転状態であるときに劣化判定を実行することで、的確に触媒劣化を判定できる。また、第２酸素濃度センサは、濃度検出部の周囲に酸化能力が付与されていないかあるいは酸化能力が第１酸素濃度センサに対して劣るもので、劣化判定手段が両センサの出力特性差が所定の基準値より小さくなったときに排気浄化触媒が劣化したと判定することで、的確に触媒劣化を判定できる。
【００１１】
更に、第１酸素濃度センサの出力に基づいて内燃機関のフィードバック制御を行う手段を有すると共に、第２酸素濃度センサは濃度検出部の周囲に酸化能力が付与されていないものとすることで、ストイキ点の検出が容易な第１酸素濃度センサの出力に基づいて高精度なフィードバック制御が可能となるし、触媒劣化の検出用として追加される第２酸素濃度センサには酸化能力を付与する必要がないため、安価なものとしてコストの上昇を抑制できる。また、第１酸素濃度センサは濃度検出部の周囲に排気浄化触媒と同様の触媒を設けて酸化能力を付与することにより、排気浄化触媒と第１酸素濃度センサに設けられた触媒との劣化を完全に相関させることが可能となり、精度良く排気浄化触媒の劣化を検出できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１に本発明の第１実施形態に係る排気浄化触媒の劣化検出装置を適用した内燃機関の排気浄化装置の概略構成、図２に第１Ｏ₂センサの要部断面、図３に第２Ｏ₂センサの要部断面、図４に本実施形態の排気浄化触媒の劣化検出装置による劣化検出制御を表すフローチャート、図５に空燃比に対するＯ₂センサの出力電圧を表すグラフを示す。
【００１７】
本実施形態の内燃機関（以下、エンジンと称する。）は、例えば、燃料噴射モード（運転モード）を切換えることで、吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射モード）または圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射モード）を実施可能な筒内噴射型火花点火式直列４気筒ガソリンエンジンである。そして、この筒内噴射型のエンジン１１は、容易にして理論空燃比（ストイキ）での運転やリッチ空燃比での運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リーン空燃比運転）が実現可能となっており、特に圧縮行程噴射モードでは、超リーン空燃比での運転が可能となっている。
【００１８】
本実施形態において、図１に示すように、エンジン１１のシリンダヘッド１２には、各気筒毎に点火プラグ１３と共に電磁式の燃料噴射弁１４が取付けられており、この燃料噴射弁１４によって燃焼室１５内に燃料を直接噴射可能となっている。この燃料噴射弁１４には、図示しない燃料パイプを介して燃料供給装置（燃料ポンプ）が接続されており、燃料タンク内の燃料が高燃圧で供給され、この燃料を燃料噴射弁１４から燃焼室１５内に向けて所定の燃圧で噴射する。この際、燃料噴射量は燃料ポンプの燃料吐出圧と燃料噴射弁１４の開弁時間（燃料噴射時間）とから決定される。
【００１９】
シリンダヘッド１２には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド１６の一端がそれぞれ接続されている。そして、吸気マニホールド１６の他端にはドライブバイワイヤ（ＤＢＷ）方式の電動スロットル弁１７が接続されており、図示しないアクセルペダルにはアクセル開度θthを検出するアクセル開度センサが設けられている。また、シリンダヘッド１２には、各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド１９の一端がそれぞれ接続されている。
【００２０】
そして、エンジン１１には、クランク角を検出するクランク角センサ２０が設けられており、このクランク角センサ２０はエンジン回転速度Ｎｅを検出可能となっている。なお、上述した筒内噴射型エンジン１１は既に公知のものであり、その構成の詳細についてはここでは説明を省略する。
【００２１】
また、エンジン１１の排気マニホールド１９には排気管（排気通路）２１が接続されており、この排気管２１にはエンジン１１に近接した小型の三元触媒２２及び排気浄化触媒装置２３を介して図示しないマフラーが接続されている。そして、この排気管２１における近接三元触媒２２と排気浄化触媒装置２３との間の部分には、排気浄化触媒装置２３の直上流、即ち、後述する吸蔵型ＮＯｘ触媒２５の直上流に排気温度を検出する高温センサ２４が設けられている。
【００２２】
この近接三元触媒２２は、エンジン１１の冷態始動時に排気ガスによって加熱して早期に活性化させると共に、排気空燃比が理論空燃比近傍のときに排気ガス中の有害物質（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）を浄化するものであり、貴金属として白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）等を有した触媒となっている。そして、この近接三元触媒２２は、その下流側に設けた吸蔵型ＮＯｘ触媒２５の放出還元時に還元剤としてのＣＯが酸化されるのを防止するため、酸素ストレージ機能が低くなるようにセリア等の添加剤の含有量が抑制されている。
【００２３】
また、排気浄化触媒装置２３は、排気空燃比がリーン空燃比のときに排気ガス中にＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ低減機能と、排気空燃比が理論空燃比近傍のときに排気ガス中の有害物質（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）を浄化する三元機能とをもたせるために、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５と三元触媒２６との２つの触媒を有して構成されており、三元触媒２６の方が吸蔵型ＮＯｘ触媒２５よりも下流側に配設されている。この三元触媒２６は吸蔵型ＮＯｘ触媒２５から吸蔵されたＮＯｘが放出された際に吸蔵型ＮＯｘ触媒２５自身で還元しきれなかったＮＯｘを還元する役目も行っている。
【００２４】
なお、この排気浄化触媒装置２３は、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５がＮＯｘを還元し、ＨＣとＣＯを酸化する三元触媒の機能（ここでは、三元機能と称する。）を十分有している場合には、この吸蔵型ＮＯｘ触媒２５だけとして吸蔵型ＮＯｘ触媒と三元触媒の一体型としてもよい。この吸蔵型ＮＯｘ触媒２５は、酸化雰囲気においてＮＯｘを一旦吸蔵させ（ＮＯｘ低減機能）、主としてＣＯの存在する還元雰囲気中においてＮＯｘを放出してＮ₂（窒素）等に還元させる還元機能を持つものである。詳しくは、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５は、貴金属として白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等を有した触媒として構成されており、吸蔵材としてはバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属が採用されている。
【００２５】
そして、近接三元触媒２２の上流側に位置して第１Ｏ₂センサ（第１酸素濃度センサ）２７と第２Ｏ₂センサ（第２酸素濃度センサ）２８が設けられている。これら各Ｏ₂センサ２７，２８は排気中の酸素濃度を検出するものであり、酸素量が多いときには小さな電圧値を出力するように構成されている。つまり、各Ｏ₂センサ２７，２８の出力特性は、酸素がほとんど存在せずに還元剤のＣＯ、ＨＣ、Ｈ₂等が多く存在するリッチ空燃比雰囲気で大きく、ストイキ雰囲気で特性が切り替わり、酸素過剰状態にあるリーン空燃比雰囲気では小さくなるようにされている。そして、後述するが、第１Ｏ₂センサ２７は濃度検出部の周囲に酸化能力が付与され、その酸化能力が三元触媒２２と相関して劣化する特性を有する一方、第２Ｏ₂センサ２８は濃度検出部の周囲に酸化能力が付与されておらず、酸化能力が第１Ｏ₂センサ２７とは異なる特性となっている。この場合、第１Ｏ₂センサ２７はエンジン１１から排出される排気ガスの酸素濃度を検出し、空燃比を理論空燃比にフィードバック制御する際に使用される。
【００２６】
更に、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を有するＥＣＵ（電子コントロールユニット）２９が設けられており、このＥＣＵ２９によりエンジン１１を含めた本実施形態の排気浄化装置の総合的な制御が行われる。即ち、ＥＣＵ２９の入力側には、上述した高温センサ２４や第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力する。一方、ＥＣＵ２９の出力側には、点火コイルを介して上述した点火プラグ１３や燃料噴射弁１４等が接続されており、これら点火コイル、燃料噴射弁１４等には、各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃料噴射量や点火時期等の最適値がそれぞれ出力される。これにより、燃料噴射弁１４から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ１３によって適正なタイミングで点火が実施される。
【００２７】
実際に、ＥＣＵ２９では、図示しないアクセル開度センサからのアクセル開度情報θthとクランク角センサ２０からのエンジン回転速度情報Ｎｅとに基づいてエンジン負荷に対応する目標筒内圧、即ち目標平均有効圧Ｐｅを求めるようにされており、更に、この目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度情報Ｎｅとに応じてマップ（図示せず）より燃料噴射モードを設定するようにされている。例えば、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとが共に小さいときには、燃料噴射モードは圧縮行程噴射モードとされて燃料が圧縮行程で噴射され、一方、目標平均有効圧Ｐｅが大きくなり、あるいはエンジン回転速度Ｎｅが大きくなると燃料噴射モードは吸気行程噴射モードとされ、燃料が吸気行程で噴射される。
【００２８】
そして、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとから制御目標となる目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）が設定され、適正量の燃料噴射量がこの目標Ａ／Ｆに基づいて決定される。また、高温センサ２４により検出された排気温度情報からは触媒温度Ｔcat が推定される。詳しくは、高温センサ２４と吸蔵型ＮＯｘ触媒２５とが多少なりとも離れて配置されていることに起因する誤差を補正するために、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度情報Ｎｅとに応じて温度差マップが予め実験等により設定されており、触媒温度Ｔcat は、目標平均有効圧Ｐｅとエンジン回転速度情報Ｎｅとが決まると一義に推定されるようにされている。
【００２９】
従って、このように構成された本実施形態の内燃機関の排気浄化装置にて、排気浄化触媒装置２３の吸蔵型ＮＯｘ触媒２５では、リーンモードにおける超リーン燃焼運転時のような酸素濃度過剰雰囲気で、排気中のＮＯｘが硝酸塩として吸蔵されて排気の浄化が行われる。一方、酸素濃度が低下した雰囲気では、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５に吸蔵した硝酸塩と排気中のＣＯとが反応して炭酸塩が生成されると共にＮＯｘが放出される。従って、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５へのＮＯｘの吸蔵が進むと、空燃比のリッチ化あるいは追加の燃料噴射を行うなどして酸素濃度を低下させてＣＯを供給し、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５からＮＯｘを放出させて機能を再生する（ＮＯｘパージ）。
【００３０】
また、燃料中にはイオウ（Ｓ）成分が含まれており、このＳ成分は酸素と反応して硫黄酸化物（ＳＯｘ）となり、このＳＯｘがＮＯｘの代わりに硫酸塩として硝酸塩の代わりに吸蔵型ＮＯｘ触媒に吸蔵されてしまい、触媒のＮＯｘ浄化効率が低下する。吸蔵型ＮＯｘ触媒に吸蔵された硫酸塩は硝酸塩より安定であるためにＮＯｘ触媒２５へのＳＯｘの吸蔵量が進むと、吸蔵型ＮＯｘ触媒を高温とした状態で空燃比を一時的にリッチ化してＳＯｘを放出することで、吸蔵型ＮＯｘ触媒２５の機能を再生する（ＳＯｘパージ）。
【００３１】
一方、三元触媒２２は排気ガス中の有害物質（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）を浄化するものであるが、経時的に劣化してしたり、触媒が高温となったときに劣化することがある。そこで、経時的に変化するこの三元触媒２２の処理能力を把握しながら、その処理能力に応じた内燃機関を燃焼制御を実行して排気ガス特性を向上する必要がある。
【００３２】
そこで、本実施形態にあっては、前述したように、第１Ｏ₂センサ２７の濃度検出部の周囲に酸化能力を付与する一方、第２Ｏ₂センサ２８の濃度検出部の周囲には酸化能力を付与せず、両センサ２７，２８が異なる出力特性となるように構成し、第１Ｏ₂センサ２７が検出した酸素濃度から排気ガスが還元（リッチまたはストイキ）雰囲気であることを検出し、ＥＣＵ２９は、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８の出力特性の差が所定の基準値より小さくなったときに、三元触媒２２の劣化を判定（劣化判定手段）するようにしている。
【００３３】
即ち、Ｏ₂センサは排気ガスに含まれる酸素量を測定するものであるが、ストイキあるいはリッチ空燃比でのエンジン１１の運転中には、排気ガス中に酸素以外に水素が存在している。水素は酸素より分子が小さく、Ｏ₂センサの電極保護層を拡散する速度が速いため、水素は酸素より早く多量にこの電極保護層に到達してＯ₂センサの出力特性は酸素希薄（酸素濃度が低い）側にシフトする。そこで、このＯ₂センサの電極保護層の表面に酸化能力を有する触媒層を設けると、水素がこの触媒層により酸化されるため、センサ出力特性が酸素希薄側にシフトする現象を抑制することができる。
【００３４】
そして、本実施形態のように、第１Ｏ₂センサ２７の濃度検出部のみに触媒層（酸化能力）を付与すると、第２Ｏ₂センサ２８とのシフト量が異なってセンサ出力特性に差が生じる。しかしながら、時間の経過に伴って、第１Ｏ₂センサ２７の触媒層が劣化すると、両センサ２７，２８の出力特性の差が減少する。この場合、第１Ｏ₂センサ２７の触媒層は三元触媒２２と相関して劣化する特性を有するものであるため、このような状況を発生させる触媒層の劣化は三元触媒２２の劣化を表すものであり、この第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８の出力に基づいて三元触媒２２の劣化を精度良く検出することができる。
【００３５】
ここで、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８の構造を詳細に説明する。第１Ｏ₂センサ２７は、図２に示すように、ハウジング３１内にコップ型の検出素子３２が取付けられ、この検出素子３２の周囲に素子カバー３３が取付けられている。この検出素子３２は、ジルコニア固体電解質３４の内側に内側電極（大気側Ｐｔ電極）３５が装着され、外側に外側電極（排気側電極）３６が装着されると共に、この外側電極３６の外側に電極保護層（セラミック等のコーティング）３７が付与され、更にこの電極保護層３７の外側に三元触媒２２と相関して劣化する特性を有する触媒層（酸化能力）３８が付与されて構成されており、具体的には、三元触媒２２と同様の触媒が使用される。従って、内側電極３５に高酸素濃度の大気を導入し、触媒層３８に低酸素濃度の排気ガスを導入すると、ジルコニア固定電解質３４が内外面の酸素濃度差に応じて起電力を発生し、この起電力に基づいて酸素濃度を検出するが、排気ガス中に水素が含有していると触媒層３８にて酸化される。
【００３６】
一方、第２Ｏ₂センサ２８は触媒層３８が設けられていない点以外は第１Ｏ₂センサ２７とほぼ同様の構成をなし、図３に示すように、ハウジング３１内にコップ型の検出素子３２が取付けられ、この検出素子３２の周囲に素子カバー３３が取付けられている。この検出素子３２は、ジルコニア固体電解質３４の内側に内側電極３５が装着され、外側に外側電極３６が装着され、この外側電極３６の外側に電極保護層３７が付与されて構成されている。従って、内側電極３５に高酸素濃度の大気を導入し、外側電極３６に低酸素濃度の排気ガスを導入すると、ジルコニア固定電解質３４が内外面の酸素濃度差に応じて起電力を発生して酸素濃度を検出する。
【００３７】
ここで、本実施形態の排気浄化触媒の劣化検出装置による制御を図４に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。図４に示すように、まず、ステップＳ１では、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８の出力値を読み込み、ステップＳ２では、空燃比がストイキまたはリッチ空燃比かどうかを判定する。この空燃比の判定は、第１Ｏ₂センサ２７が検出した出力値、つまり、酸素濃度から検出し、排気ガスの空燃比が酸化（リーン）雰囲気であればそのままリターンし、ストイキまたはリッチ空燃比であれば、ステップＳ３に移行する。なお、この空燃比制御にて、第１Ｏ₂センサ２７が故障した場合には、第２Ｏ₂センサ２８が検出した出力値を用いる。
【００３８】
そして、このステップＳ３では、触媒層３８が付与された第１Ｏ₂センサ２７と触媒層のない第２Ｏ₂センサ２８とのセンサ出力値の差が所定値以下であるかどうかを判定する。即ち、前述したように、エンジン１１から排出された排気ガスにはストイキあるいはリッチ空燃比にて酸素と共に水素等の還元剤が存在している。図５に示すように、第１Ｏ₂センサ２７は触媒層３８が付与されているため、水素がこの触媒層３８にて酸化され、ジルコニア固定電解質３４は内外面の酸素濃度差に応じて適正な起電力を発生し、精度良く酸素濃度を検出できる。一方、第２Ｏ₂センサ２８は触媒層が付与されていないため、水素が酸素より早く電極保護層３７に付着し、適正な起電力を発生することができず、酸素濃度は希薄側にシフトし、各Ｏ₂センサ２７，２８のセンサ出力特性に差が生じる。
【００３９】
この場合、第１Ｏ₂センサ２７の触媒層３８は三元触媒２２と相関して劣化する特性を有しているため、ステップＳ３にて、第１Ｏ₂センサ２７と第２Ｏ₂センサ２８とのセンサ出力値の差が所定値より大きければ、第１Ｏ₂センサ２７の触媒層３８、つまり、三元触媒２２は劣化していないと判定してそのままリターンする。
【００４０】
しかしながら、第１Ｏ₂センサ２７の触媒層３８が劣化すると、この触媒層３８が水素を酸化することができず、第１Ｏ₂センサ２７の出力特性が第２Ｏ₂センサ２８の出力特性に近似し、両センサ２７，２８の出力特性の差が減少する。従って、ステップＳ３では、各Ｏ₂センサ２７，２８のセンサ出力値の差が所定値以下であれば、ステップＳ４にて、第１Ｏ₂センサ２７の触媒層３８の劣化、つまり、三元触媒２２の劣化を判定し、ステップＳ５にて、計器盤のエンジンチェックランプ３０を点灯することにより運転者に認識させる。これにより運転者は整備工場等で劣化触媒の交換等の措置をとることができる。
【００４１】
このように本実施形態の内燃機関の排気浄化装置では、排気管２１に三元触媒２２より上流側に位置して第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８を設け、第１Ｏ₂センサ２７の濃度検出部の周囲に三元触媒２２の劣化と相関して劣化する触媒層（酸化能力）３８を付与しており、排気ガスが還元雰囲気のとき、この各Ｏ₂センサ２７，２８の出力特性の差が所定値以下となれば、三元触媒２２の劣化を判定し、エンジンチェックランプ３０を点灯して運転者に認識させるようにしている。このように触媒層３８を有する第１Ｏ₂センサ２７の検出値の変化に基づいて、三元触媒２２の排気浄化能力の低下を的確に判定することができる。
【００４２】
図６に本発明の第２実施形態に係る排気浄化触媒の劣化検出装置を適用した内燃機関の排気浄化装置の概略構成、図７に本実施形態の排気浄化触媒の劣化検出装置による劣化検出制御を表すフローチャート、図８に空燃比に対するＯ₂センサの出力電圧を表すグラフを示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４３】
本実施形態において、図６に示すように、近接三元触媒２２の下流側であって吸蔵型ＮＯｘ触媒２５の上流側に位置して第１Ｏ₂センサ２７と第２Ｏ₂センサ２８が設けられている。そして、第１Ｏ₂センサ２７は濃度検出部の周囲に触媒層（酸化能力）が付与される一方、第２Ｏ₂センサ２８は濃度検出部の周囲に酸化能力が付与されておらず、酸化能力が第１Ｏ₂センサ２７とは異なる特性となっている。従って、第１Ｏ₂センサ２７が検出した酸素濃度から排気ガスが還元（リッチまたはストイキ）雰囲気であることを検出し、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８の出力特性の差が所定の基準値より大きくなったときに、三元触媒２２の劣化を判定するようにしている。なお、この第１Ｏ₂センサ２７に付与する触媒層は三元触媒２２との劣化度合の相関は低くてもよく、この三元触媒２２より劣化しにくい触媒のほうが第２Ｏ₂センサ２８との酸素濃度出力の差がより大きく出るので好ましい。また、第１Ｏ₂センサ２７は排気ガスの酸素濃度を検出し、空燃比を理論空燃比にフィードバック制御する際に使用される。
【００４４】
即ち、ストイキあるいはリッチ空燃比でのエンジン１１の運転中には、排気ガス中に水素が存在しており、Ｏ₂センサの出力特性は酸素希薄側にシフトするが、このＯ₂センサの電極保護層の表面に酸化能力を有する触媒層を設けると、水素がこの触媒層により酸化されるため、センサ出力特性が酸素希薄側にシフトする現象を抑制することができる。しかしながら、本実施形態のように、第１Ｏ₂センサ２７の濃度検出部のみに触媒層（酸化能力）３８を付与しても、この第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８の上流側に酸化能力を有する三元触媒２２が設けられていると、この三元触媒２２が正常に排気ガス（水素などの酸化対象成分）を処理していれば、各Ｏ₂センサ２７，２８にはこの水素が到来しないので、２つのＯ₂センサ２７，２８の出力特性の差はほとんど生じない。
【００４５】
これに対して時間の経過に伴って、三元触媒２２の酸化能力が低下すると、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８に多くの水素が到達することとなり、２つのＯ₂センサ２７，２８の出力特性に差が発生する。そのため、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８の出力に基づいてこのような状況を判定することで、三元触媒２２のの劣化を精度良く検出することができる。
【００４６】
ここで、本実施形態の排気浄化触媒の劣化検出装置による制御を図７に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。図７に示すように、まず、ステップＳ１１では、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８の出力値を読み込み、ステップＳ１２では、第１Ｏ₂センサ２７が検出した出力値に基づいて空燃比がストイキまたはリッチ空燃比かどうかを判定し、空燃比がストイキまたはリッチ空燃比であれば、ステップＳ１３に移行する。
【００４７】
このステップＳ１３では、触媒層が付与された第１Ｏ₂センサ２７と触媒層のない第２Ｏ₂センサ２８とのセンサ出力値の差が所定値以上であるかどうかを判定する。即ち、エンジン１１から排出された排気ガスにはストイキあるいはリッチ空燃比にて酸素と共に水素等の還元剤が存在している。しかし、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８の上流側に三元触媒２２が設けられているため、図８に示すように、水素がこの三元触媒２２にて酸化され、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８は適正な起電力を発生し、精度良く酸素濃度を検出できる。従って、ステップＳ１３にて、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８とのセンサ出力値の差が所定値より小さければ、三元触媒２２は劣化していないと判定してそのままリターンする。
【００４８】
しかしながら、三元触媒２２が劣化すると水素を酸化することができず、三元触媒２２を通過した水素が各Ｏ₂センサ２７，２８に到達する。このとき、第１Ｏ₂センサ２７は触媒層が水素を酸化して適正な起電力を発生し、精度良く酸素濃度を検出できる。一方、第２Ｏ₂センサ２８は触媒層が付与されていないため、水素が酸素より早く電極保護層に付着し、適正な起電力を発生することができず、酸素濃度は希薄側にシフトし、第１Ｏ₂センサ２７の出力特性と第２Ｏ₂センサ２８の出力特性とに差が生じる。従って、ステップＳ１３では、各Ｏ₂センサ２７，２８のセンサ出力値の差が所定値以上であれば、ステップＳ１４にて、三元触媒２２の劣化を判定し、ステップＳ１５にて、計器盤のエンジンチェックランプ３０を点灯することにより運転者に認識させる。これにより運転者は整備工場等で劣化触媒の交換等の措置をとることができる。
【００４９】
このように本実施形態の内燃機関の排気浄化装置では、排気管２１に三元触媒２２により下流側に位置して第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８を設け、第１Ｏ₂センサ２７の濃度検出部の周囲に触媒層（酸化能力）を付与しており、排気ガスが還元雰囲気のとき、この各Ｏ₂センサ２７，２８の出力特性の差が所定値以上となれば、三元触媒２２の劣化を判定し、エンジンチェックランプ３０を点灯して運転者に認識させるようにしている。このように触媒層のない第２Ｏ₂センサ２８の検出値の変化に基づいて、三元触媒２２の排気浄化能力の低下を的確に判定することができる。
【００５０】
なお、上述した各実施形態では、三元触媒２２の劣化判定を空燃比がストイキまたはリッチ空燃比のときに行ったが、水素が発生する運転状態であれば三元触媒２２の劣化判定を行うことができるものであり、例えば、空燃比がリーン空燃比である酸化雰囲気でもよい。また、エンジン１１の始動時には、燃焼が不完全燃焼状態となり、水素が発生しやすくＯ₂センサのセンサ出力特性が酸素希薄側にシフトする現象となるため、このような運転状態のときに劣化判定を行ってもよい。
【００５１】
また、上述した各実施形態では、三元触媒２２の上流側あるいは下流側に第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８を設けて排気ガスの酸素濃度を検出したが、Ｏ₂センサに代えてリニアＡ／Ｆセンサを用いてもよい。また、第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８が検出した排気ガスの酸素濃度の差に基づいて三元触媒２２の劣化を判定したが、両Ｏ₂センサ２７，２８が検出した排気ガスの酸素濃度の比に基づいて三元触媒２２の劣化を判定してもよい。そして、２つのＯ₂センサ２７，２８の相対的な装着位置も両Ｏ₂センサ２７，２８が三元触媒２２の上流側あるいは下流側の一方に配設されていればよく、排気ガスの流れる方向に対して上下流方向に並設しても、平行に配設してもよい。
【００５２】
更に、上述の各実施形態では、三元触媒２２の上流側あるいは下流側に第１、第２Ｏ₂センサ２７，２８を設けて排気ガスの酸素濃度に基づいてこの三元触媒２２の劣化を判定したが、三元触媒２２に拘らず、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）イリジウム（Ｉｒ）など多少であっても酸化能力を有する触媒であれば対応することができ、例えば、酸化触媒、吸蔵型ＮＯｘ触媒、吸着型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒などに適用して劣化を適正に判定することができる。また、セリア等の添加剤による酸素ストレージ機能を有しない三元触媒２２に対して劣化判定を行うように構成したが、もちろん、この添加剤が添加されて酸素ストレージ機能を有する触媒に対して適用することもできる。
【００５３】
また、上述の各実施形態では、酸化能力が付与されていない第２Ｏ₂センサを設けたが、第１Ｏ₂センサと特性が異なるものであれば、酸化能力が付与された第２Ｏ₂センサを使用してもよい。また、エンジンについても、上述の実施形態にような筒内噴射型エンジンに限らず、吸気管噴射型リーンバーンエンジンでもよいし、リーンバーンエンジンでなくてもよく、ディーゼルエンジンにも適用できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の排気浄化触媒の劣化検出装置によれば、排気浄化触媒の上流側に、濃度検出部の周囲に酸化能力が付与されて酸化能力が排気浄化触媒と相関して劣化する第１酸素濃度センサと、濃度検出部の周囲に酸化能力が付与されていないかあるいは酸化能力が第１酸素濃度センサとは異なる第２酸素濃度センサとを設け、劣化判定手段が各酸素濃度センサの出力に基づいて排気浄化触媒の劣化を判定するようにしたので、第１酸素濃度センサは酸化能力により出力特性が酸素希薄側にシフトする現象を抑制することができるために第２酸素濃度センサの出力特性との間に差が生じるが、第１酸素濃度センサの酸化能力が劣化すると、両センサの出力特性の差が変化するため、この状況に基づいて排気浄化触媒の劣化を精度良く検出することができ、この場合、排気浄化触媒の酸素ストレージ能力の低下を検出して劣化検出するものではないため、酸素ストレージ能力ほとんど有していない排気浄化触媒に対しても、有効に劣化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気浄化触媒の劣化検出装置を適用した内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】第１Ｏ₂センサの要部断面図である。
【図３】第２Ｏ₂センサの要部断面図である。
【図４】第１実施形態の排気浄化触媒の劣化検出装置による劣化検出制御を表すフローチャートである。
【図５】第１実施形態における空燃比に対するＯ₂センサの出力電圧を表すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る排気浄化触媒の劣化検出装置を適用した内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。
【図７】第２実施形態の排気浄化触媒の劣化検出装置による劣化検出制御を表すフローチャートである。
【図８】第２実施形態における空燃比に対するＯ₂センサの出力電圧を表すグラフである。
【符号の説明】
１１エンジン
２１排気管（排気通路）
２２三元触媒（排気浄化触媒）
２３排気浄化触媒装置
２５吸蔵型ＮＯｘ触媒
２７第１Ｏ₂センサ（第１酸素濃度センサ）
２８第２Ｏ₂センサ（第２酸素濃度センサ）
２９電子コントロールユニット，ＥＣＵ（劣化判定手段）
３０エンジンチェックランプ
３８触媒層（酸化能力）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust purification catalyst deterioration detection device that detects a deterioration state of an exhaust purification catalyst having at least an oxidation function provided in an exhaust system of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as an exhaust purification catalyst having an oxidation function, in addition to a three-way catalyst or an oxidation catalyst having a noble metal such as platinum (Pt), NOx in exhaust gas is occluded or adsorbed during operation at a lean air-fuel ratio (hereinafter simply occluded). And a NOx storage catalyst that reduces and purifies NOx stored during operation at the stoichiometric or rich air-fuel ratio (NO to NO). ₂ Catalysts that have an oxidation function because they have the property of being oxidized and occluded into hydrogen) have been put into practical use. And when such a catalyst deteriorates and the exhaust gas purification capacity declines, it is necessary to make the driver recognize by turning on the engine check lamp on the instrument panel, etc., and take measures such as catalyst replacement at a maintenance shop etc. is there.
[0003]
As a technique for detecting the deterioration state of such an exhaust purification catalyst, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-74540. The “air-fuel ratio control device for an internal combustion engine” disclosed in this publication is an O 2 provided upstream of the catalyst. ₂ The fuel supply amount is corrected based on the output of the sensor, and the air-fuel ratio is feedback controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, and the linear O provided on the downstream side of the catalyst ₂ The output of the sensor is monitored, and when this output differs from the theoretical air-fuel ratio by a predetermined value or more, deterioration of the catalyst is determined.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, this conventional “air-fuel ratio control device for an internal combustion engine” does not change the oxygen concentration on the upstream side of the catalyst by feedback control, even if the oxygen concentration on the upstream side of the catalyst fluctuates around the theoretical air-fuel ratio. Although it does not fluctuate greatly, it pays attention to the phenomenon that when the catalyst deteriorates, the oxygen concentration on the downstream side of the catalyst also fluctuates greatly following the change in the upstream oxygen concentration. This phenomenon is caused by the oxygen storage function of the catalyst. When sufficient oxygen storage function is maintained, oxygen is adsorbed in an oxidizing atmosphere and released in a reducing atmosphere. The oxygen storage function causes little fluctuation in the downstream oxygen concentration, but if the catalyst deteriorates and the oxygen storage function decreases, the oxygen adsorption and release reactions decrease. The fluctuation of becomes large.
[0005]
That is, in this prior art, the deterioration of the catalyst is indirectly determined by detecting the decrease in the oxygen storage function mainly due to the deterioration of the additive such as ceria in the catalyst. There are some that do not have this oxygen storage function, and it is not possible to determine the deterioration of this catalyst. For example, in the case of a three-way catalyst disposed in the exhaust passage in the vicinity of the engine, in order to prevent CO as a reducing agent from being oxidized during the reduction of the NOx storage catalyst provided on the downstream side. In addition, the content of additives such as ceria is suppressed or removed so that the oxygen storage function is lowered. Therefore, there is a problem that an appropriate deterioration determination cannot be performed for such a three-way catalyst that does not have an oxygen storage function.
[0006]
For example, in the “exhaust gas purification device for internal combustion engine” of Japanese Patent Laid-Open No. 3-70849, a three-way catalyst is provided in the exhaust passage, and two detections for outputting an electromotive force according to the oxygen concentration downstream thereof A technique is disclosed in which a diagnostic sensor having an element is provided, a nitrogen oxide reduction catalyst layer is provided only on one detection element, and an abnormality in nitrogen oxide emission is detected based on the difference in electromotive force between the two detection elements. ing. However, this technique does not detect the deterioration of the exhaust purification catalyst, but only controls the exhaust gas recirculation amount when an abnormality in the nitrogen oxide emission amount is detected.
[0007]
The present invention solves such problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification catalyst deterioration detection device that can detect a deterioration state with high accuracy regardless of the type of catalyst.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, in the exhaust purification catalyst deterioration detection device according to the first aspect of the present invention, an exhaust purification catalyst is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and upstream of the exhaust purification catalyst, around the concentration detector. What is the first oxygen concentration sensor in which the oxidation capability is given and the oxidation capability is deteriorated in correlation with the exhaust purification catalyst, and whether the oxidation capability is not given around the concentration detection unit or the oxidation capability is the first oxygen concentration sensor A different second oxygen concentration sensor is provided, and the deterioration determination means determines the deterioration of the exhaust purification catalyst based on the output of the first oxygen concentration sensor and the output of the second oxygen concentration sensor.
[0009]
Therefore, if the oxidation capability is provided around the concentration detection unit of the oxygen concentration sensor, the phenomenon that the sensor output characteristics shift to the oxygen lean side (the oxygen concentration is low) in the presence of hydrogen can be suppressed. Since the first oxygen concentration sensor and the second oxygen concentration sensor have different oxidation capabilities around the concentration detector, the shift suppression amounts of both sensors are different, resulting in a difference in sensor output characteristics. However, when the oxidizing ability imparted around the concentration detector of the first oxygen concentration sensor deteriorates, the difference between the output characteristics of both sensors changes. Since the deterioration of the oxidation ability that causes such a situation correlates with the deterioration of the exhaust purification catalyst, the deterioration of the exhaust purification catalyst is accurately detected based on the outputs of the first and second oxygen concentration sensors. Can do. In addition, since deterioration is not detected by detecting a decrease in the oxygen storage capacity of the exhaust purification catalyst, it is possible to effectively detect deterioration even for an exhaust purification catalyst that has little oxygen storage capacity.
[0010]
Note that as a preferred aspect, the deterioration determination means accurately performs the catalyst deterioration by executing the deterioration determination when the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is in a reducing atmosphere, for example, in a specific operation state in which the hydrogen concentration in the exhaust gas is high. Can be determined. Further, the second oxygen concentration sensor is not provided with an oxidizing ability around the concentration detecting unit or has an oxidizing ability inferior to that of the first oxygen concentration sensor. By determining that the exhaust purification catalyst has deteriorated when it becomes smaller than the predetermined reference value, catalyst deterioration can be accurately determined.
[0011]
Furthermore, it has means for performing feedback control of the internal combustion engine based on the output of the first oxygen concentration sensor, and the second oxygen concentration sensor is not provided with oxidation ability around the concentration detection unit, so that Highly accurate feedback control is possible based on the output of the first oxygen concentration sensor that allows easy detection of points, and the second oxygen concentration sensor added for detection of catalyst deterioration needs to be provided with oxidation capability. Therefore, an increase in cost can be suppressed as an inexpensive one. In addition, the first oxygen concentration sensor is provided with a catalyst similar to the exhaust purification catalyst around the concentration detection unit to provide oxidation capability, thereby preventing deterioration of the exhaust purification catalyst and the catalyst provided in the first oxygen concentration sensor. It becomes possible to completely correlate, and the deterioration of the exhaust purification catalyst can be detected with high accuracy.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exhaust purification device for an internal combustion engine to which an exhaust purification catalyst deterioration detection device according to a first embodiment of the present invention is applied. FIG. ₂ Section of the sensor, 2O ₂ FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of the sensor, FIG. 4 is a flowchart showing the deterioration detection control by the exhaust purification catalyst deterioration detection device of the present embodiment, and FIG. ₂ The graph showing the output voltage of a sensor is shown.
[0017]
The internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) according to the present embodiment switches, for example, a fuel injection mode (operation mode), thereby fuel injection in an intake stroke (intake stroke injection mode) or fuel injection in a compression stroke ( This is an in-cylinder injection type spark ignition type in-line four-cylinder gasoline engine capable of performing a compression stroke injection mode). The in-cylinder injection type engine 11 can be easily operated at a stoichiometric air fuel ratio (stoichiometric) or at a rich air fuel ratio (rich air fuel ratio operation), or at a lean air fuel ratio (lean air fuel ratio). In particular, in the compression stroke injection mode, it is possible to operate at an ultra lean air-fuel ratio.
[0018]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an electromagnetic fuel injection valve 14 is attached to the cylinder head 12 of the engine 11 together with a spark plug 13 for each cylinder. The fuel can be directly injected into 15. A fuel supply device (fuel pump) is connected to the fuel injection valve 14 via a fuel pipe (not shown), and the fuel in the fuel tank is supplied at a high fuel pressure. The fuel is supplied from the fuel injection valve 14 to the combustion chamber. 15 is injected at a predetermined fuel pressure. At this time, the fuel injection amount is determined from the fuel discharge pressure of the fuel pump and the valve opening time (fuel injection time) of the fuel injection valve 14.
[0019]
An intake port is formed in the cylinder head 12 in a substantially upright direction for each cylinder, and one end of an intake manifold 16 is connected so as to communicate with each intake port. A drive-by-wire (DBW) electric throttle valve 17 is connected to the other end of the intake manifold 16, and an accelerator opening sensor for detecting an accelerator opening θth is provided on an accelerator pedal (not shown). Further, an exhaust port is formed in the cylinder head 12 in a substantially horizontal direction for each cylinder, and one end of an exhaust manifold 19 is connected to communicate with each exhaust port.
[0020]
The engine 11 is provided with a crank angle sensor 20 that detects a crank angle. The crank angle sensor 20 can detect the engine rotational speed Ne. Note that the above-described in-cylinder injection engine 11 is already known, and a detailed description thereof will be omitted here.
[0021]
An exhaust pipe (exhaust passage) 21 is connected to the exhaust manifold 19 of the engine 11, and the exhaust pipe 21 is illustrated via a small three-way catalyst 22 and an exhaust purification catalyst device 23 close to the engine 11. No muffler is connected. An exhaust temperature between the adjacent three-way catalyst 22 and the exhaust purification catalyst device 23 in the exhaust pipe 21 is immediately upstream of the exhaust purification catalyst device 23, that is, immediately upstream of the storage type NOx catalyst 25 described later. A high temperature sensor 24 is provided for detecting the above.
[0022]
The proximity three-way catalyst 22 is heated by the exhaust gas at the time of cold start of the engine 11 to be activated early, and harmful substances (HC, CO, and so on) in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio. NOx) is purified, and the catalyst has platinum (Pt), rhodium (Rh) and the like as noble metals. The proximity three-way catalyst 22 prevents the oxidation of CO as a reducing agent during the release reduction of the storage type NOx catalyst 25 provided on the downstream side thereof, so that the oxygen storage function is reduced. The content of the additive is suppressed.
[0023]
Further, the exhaust purification catalyst device 23 has a NOx reduction function for storing NOx in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio, and a harmful substance in the exhaust gas (when the exhaust air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio) In order to provide a three-way function for purifying HC, CO, and NOx), the storage type NOx catalyst 25 and the three-way catalyst 26 are provided, and the three-way catalyst 26 is occluded. It is disposed downstream of the type NOx catalyst 25. The three-way catalyst 26 also serves to reduce NOx that could not be reduced by the storage NOx catalyst 25 itself when NOx stored from the storage NOx catalyst 25 is released.
[0024]
The exhaust purification catalyst device 23 has a function of a three-way catalyst (herein referred to as a three-way function) that the NOx storage catalyst 25 reduces NOx and oxidizes HC and CO. Alternatively, the occlusion-type NOx catalyst 25 and the three-way catalyst may be integrated as the occlusion-type NOx catalyst 25 alone. This NOx storage catalyst 25 temporarily stores NOx in an oxidizing atmosphere (NOx reduction function), releases NOx in a reducing atmosphere mainly containing CO, and N ₂ It has a reducing function of reducing to (nitrogen) or the like. Specifically, the storage-type NOx catalyst 25 is configured as a catalyst having platinum (Pt), palladium (Pd) or the like as a noble metal, and the storage material is made of an alkali metal such as barium (Ba) or an alkaline earth metal. It has been adopted.
[0025]
And it is located upstream of the proximity three-way catalyst 22 and the first O ₂ Sensor (first oxygen concentration sensor) 27 and second O ₂ A sensor (second oxygen concentration sensor) 28 is provided. Each of these O ₂ The sensors 27 and 28 detect the oxygen concentration in the exhaust gas, and are configured to output a small voltage value when the amount of oxygen is large. In other words, each O ₂ The output characteristics of the sensors 27 and 28 are such that CO, HC, and H of the reducing agent are present with almost no oxygen. ₂ In a rich air-fuel ratio atmosphere where there are a lot of etc., the characteristics are switched in a stoichiometric atmosphere, and it is reduced in a lean air-fuel ratio atmosphere in an oxygen-excess state. As will be described later, the first O ₂ The sensor 27 is provided with an oxidizing ability around the concentration detector, and the oxidizing ability is deteriorated in correlation with the three-way catalyst 22, while the second O ₂ The sensor 28 is not provided with an oxidizing ability around the concentration detector, and the oxidizing ability is the first O ₂ The characteristics are different from those of the sensor 27. In this case, the first O ₂ The sensor 27 is used when detecting the oxygen concentration of the exhaust gas discharged from the engine 11 and performing feedback control of the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio.
[0026]
Furthermore, an ECU (electronic control unit) 29 having an input / output device, a storage device (ROM, RAM, nonvolatile RAM, etc.), a central processing unit (CPU), a timer counter, etc. is provided. Inclusive control of the exhaust emission control device of the present embodiment is included. That is, on the input side of the ECU 29, the above-described high temperature sensor 24 and the first and second O ₂ Various sensors such as sensors 27 and 28 are connected, and detection information from these sensors is input. On the other hand, the ignition plug 13 and the fuel injection valve 14 described above are connected to the output side of the ECU 29 via an ignition coil. The ignition coil, the fuel injection valve 14 and the like are detected information from various sensors. The optimum values such as the fuel injection amount and ignition timing calculated based on the above are output. Accordingly, an appropriate amount of fuel is injected from the fuel injection valve 14 at an appropriate timing, and ignition is performed at an appropriate timing by the spark plug 13.
[0027]
Actually, in the ECU 29, the target in-cylinder pressure corresponding to the engine load, that is, the target average effective pressure Pe, based on the accelerator opening information θth from an accelerator opening sensor (not shown) and the engine rotational speed information Ne from the crank angle sensor 20. Further, the fuel injection mode is set from a map (not shown) according to the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed information Ne. For example, when both the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed Ne are small, the fuel injection mode is set to the compression stroke injection mode, and fuel is injected in the compression stroke, while the target average effective pressure Pe increases, or the engine When the rotational speed Ne increases, the fuel injection mode is changed to the intake stroke injection mode, and fuel is injected in the intake stroke.
[0028]
Then, a target air-fuel ratio (target A / F) as a control target is set from the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne, and an appropriate amount of fuel injection is determined based on the target A / F. Further, the catalyst temperature Tcat is estimated from the exhaust gas temperature information detected by the high temperature sensor 24. Specifically, in order to correct an error caused by the high temperature sensor 24 and the storage-type NOx catalyst 25 being somewhat apart from each other, the temperature is determined according to the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed information Ne. The difference map is set in advance by experiments or the like, and the catalyst temperature Tcat is uniquely estimated when the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed information Ne are determined.
[0029]
Therefore, in the exhaust purification device for an internal combustion engine of the present embodiment configured as described above, the storage type NOx catalyst 25 of the exhaust purification catalyst device 23 is in an oxygen concentration excess atmosphere as in the super lean combustion operation in the lean mode. Then, NOx in the exhaust gas is occluded as nitrate and the exhaust gas is purified. On the other hand, in an atmosphere where the oxygen concentration is reduced, the nitrate stored in the storage-type NOx catalyst 25 reacts with the CO in the exhaust to generate carbonate and release NOx. Therefore, when NOx storage into the storage-type NOx catalyst 25 proceeds, CO is supplied by reducing the oxygen concentration by enriching the air-fuel ratio or performing additional fuel injection, and the NOx is stored from the storage-type NOx catalyst 25. Release the function to regenerate (NOx purge).
[0030]
In addition, the fuel contains a sulfur (S) component, and this S component reacts with oxygen to become sulfur oxide (SOx), and this SOx is stored as a sulfate instead of NOx as a sulfate instead of NOx. The NOx catalyst is occluded, and the NOx purification efficiency of the catalyst decreases. Since the sulfate stored in the NOx catalyst is more stable than nitrate, when the amount of SOx stored in the NOx catalyst 25 increases, the air-fuel ratio is temporarily enriched while the NOx catalyst is kept at a high temperature. By releasing SOx, the function of the storage-type NOx catalyst 25 is regenerated (SOx purge).
[0031]
On the other hand, the three-way catalyst 22 purifies harmful substances (HC, CO, NOx) in the exhaust gas, but may deteriorate over time or when the catalyst becomes high temperature. . Therefore, it is necessary to improve the exhaust gas characteristics by executing combustion control on the internal combustion engine corresponding to the processing capacity while grasping the processing capacity of the three-way catalyst 22 that changes over time.
[0032]
Therefore, in the present embodiment, as described above, the first O ₂ While providing the oxidizing ability around the concentration detection portion of the sensor 27, the second O ₂ The periphery of the concentration detection portion of the sensor 28 is not provided with an oxidizing ability, and the two sensors 27 and 28 are configured to have different output characteristics. ₂ The ECU 29 detects that the exhaust gas is in a reducing (rich or stoichiometric) atmosphere from the oxygen concentration detected by the sensor 27, and the ECU 29 ₂ When the difference between the output characteristics of the sensors 27 and 28 becomes smaller than a predetermined reference value, the deterioration of the three-way catalyst 22 is determined (deterioration determination means).
[0033]
That is, O ₂ The sensor measures the amount of oxygen contained in the exhaust gas. During operation of the engine 11 at the stoichiometric or rich air-fuel ratio, hydrogen exists in the exhaust gas in addition to oxygen. Hydrogen has a smaller molecule than oxygen and O ₂ Since the speed of diffusing the electrode protective layer of the sensor is high, hydrogen reaches this electrode protective layer in a large amount faster than oxygen and O ₂ The output characteristics of the sensor shift to the oxygen lean side (oxygen concentration is low). So this O ₂ When a catalyst layer having an oxidation ability is provided on the surface of the electrode protection layer of the sensor, hydrogen is oxidized by the catalyst layer, so that the phenomenon that the sensor output characteristic shifts to the oxygen lean side can be suppressed.
[0034]
And, as in this embodiment, the first O ₂ When a catalyst layer (oxidation capability) is added only to the concentration detection part of the sensor 27, the second O ₂ The shift amount differs from that of the sensor 28, resulting in a difference in sensor output characteristics. However, over time, the first O ₂ When the catalyst layer of the sensor 27 deteriorates, the difference between the output characteristics of the sensors 27 and 28 decreases. In this case, the first O ₂ Since the catalyst layer of the sensor 27 has a characteristic that deteriorates in correlation with the three-way catalyst 22, the deterioration of the catalyst layer that generates such a situation represents the deterioration of the three-way catalyst 22. 1, 2 O ₂ Based on the outputs of the sensors 27 and 28, the deterioration of the three-way catalyst 22 can be accurately detected.
[0035]
Here, the first and second O ₂ The structure of the sensors 27 and 28 will be described in detail. 1st O ₂ As shown in FIG. 2, the sensor 27 has a cup-type detection element 32 attached in a housing 31, and an element cover 33 is attached around the detection element 32. The detection element 32 has an inner electrode (atmosphere side Pt electrode) 35 attached to the inside of the zirconia solid electrolyte 34, an outer electrode (exhaust side electrode) 36 attached to the outside, and an electrode outside the outer electrode 36. A protective layer (coating of ceramic or the like) 37 is provided, and a catalyst layer (oxidizing ability) 38 having a characteristic that deteriorates in correlation with the three-way catalyst 22 is provided outside the electrode protective layer 37. Specifically, the same catalyst as the three-way catalyst 22 is used. Therefore, when high oxygen concentration air is introduced into the inner electrode 35 and low oxygen concentration exhaust gas is introduced into the catalyst layer 38, the zirconia fixed electrolyte 34 generates an electromotive force according to the difference in oxygen concentration between the inner and outer surfaces. Although the oxygen concentration is detected based on the electromotive force, if the exhaust gas contains hydrogen, it is oxidized in the catalyst layer 38.
[0036]
On the other hand, the second O ₂ The sensor 28 is a first O except that the catalyst layer 38 is not provided. ₂ As shown in FIG. 3, a cup-type detection element 32 is attached in the housing 31, and an element cover 33 is attached around the detection element 32. The detection element 32 is configured such that an inner electrode 35 is mounted inside a zirconia solid electrolyte 34, an outer electrode 36 is mounted on the outer side, and an electrode protection layer 37 is provided on the outer side of the outer electrode 36. Accordingly, when high oxygen concentration air is introduced into the inner electrode 35 and low oxygen concentration exhaust gas is introduced into the outer electrode 36, the zirconia fixed electrolyte 34 generates an electromotive force in accordance with the oxygen concentration difference between the inner and outer surfaces, and oxygen Detect concentration.
[0037]
Here, the control by the exhaust purification catalyst deterioration detection device of the present embodiment will be described in detail based on the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 4, first, in step S1, the first and second O ₂ The output values of the sensors 27 and 28 are read, and in step S2, it is determined whether the air-fuel ratio is stoichiometric or rich air-fuel ratio. The determination of the air-fuel ratio is performed using the first O ₂ If it is detected from the output value detected by the sensor 27, that is, the oxygen concentration, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is an oxidizing (lean) atmosphere, the process returns. If it is stoichiometric or rich, the process proceeds to step S3. In this air-fuel ratio control, the first O ₂ If the sensor 27 fails, the second O ₂ The output value detected by the sensor 28 is used.
[0038]
In step S3, the first O to which the catalyst layer 38 is applied is provided. ₂ Sensor 27 and second O without catalyst layer ₂ It is determined whether the difference in sensor output value with the sensor 28 is equal to or less than a predetermined value. That is, as described above, the exhaust gas discharged from the engine 11 contains a reducing agent such as hydrogen together with oxygen at a stoichiometric or rich air-fuel ratio. As shown in FIG. ₂ Since the sensor 27 is provided with the catalyst layer 38, hydrogen is oxidized in the catalyst layer 38, and the zirconia fixed electrolyte 34 generates an appropriate electromotive force according to the difference in oxygen concentration between the inner and outer surfaces, and the oxygen concentration with high accuracy. Can be detected. On the other hand, the second O ₂ Since the sensor 28 is not provided with a catalyst layer, hydrogen adheres to the electrode protection layer 37 earlier than oxygen, and an appropriate electromotive force cannot be generated, and the oxygen concentration is shifted to a leaner side. ₂ A difference occurs in the sensor output characteristics of the sensors 27 and 28.
[0039]
In this case, the first O ₂ Since the catalyst layer 38 of the sensor 27 has a characteristic that deteriorates in correlation with the three-way catalyst 22, in step S3, the first O ₂ Sensor 27 and second O ₂ If the difference in sensor output value from sensor 28 is greater than a predetermined value, the first O ₂ It is determined that the catalyst layer 38 of the sensor 27, that is, the three-way catalyst 22, has not deteriorated, and the process returns as it is.
[0040]
However, the first O ₂ When the catalyst layer 38 of the sensor 27 deteriorates, the catalyst layer 38 cannot oxidize hydrogen, and the first O ₂ The output characteristic of the sensor 27 is the second O ₂ Approximating the output characteristics of the sensor 28, the difference between the output characteristics of the sensors 27 and 28 decreases. Therefore, in step S3, each O ₂ If the difference between the sensor output values of the sensors 27 and 28 is less than or equal to the predetermined value, the first O ₂ The deterioration of the catalyst layer 38 of the sensor 27, that is, the deterioration of the three-way catalyst 22 is determined, and in step S5, the engine check lamp 30 on the instrument panel is turned on so as to be recognized by the driver. As a result, the driver can take measures such as replacement of the deteriorated catalyst at a maintenance factory or the like.
[0041]
Thus, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, the first and second O are located in the exhaust pipe 21 on the upstream side of the three-way catalyst 22. ₂ Sensors 27 and 28 are provided, and the first O ₂ A catalyst layer (oxidation capability) 38 that deteriorates in correlation with the deterioration of the three-way catalyst 22 is provided around the concentration detection portion of the sensor 27. When the exhaust gas is in a reducing atmosphere, each O ₂ If the difference between the output characteristics of the sensors 27 and 28 is less than or equal to a predetermined value, the deterioration of the three-way catalyst 22 is determined, and the engine check lamp 30 is turned on so that the driver can recognize it. The first O having the catalyst layer 38 in this way. ₂ Based on the change in the detection value of the sensor 27, it is possible to accurately determine a decrease in the exhaust purification capacity of the three-way catalyst 22.
[0042]
FIG. 6 shows a schematic configuration of an exhaust purification device for an internal combustion engine to which an exhaust purification catalyst deterioration detection device according to a second embodiment of the present invention is applied. FIG. 7 shows deterioration detection control by the exhaust purification catalyst deterioration detection device of this embodiment. FIG. 8 is a flowchart showing the air-fuel ratio. ₂ The graph showing the output voltage of a sensor is shown. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0043]
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the first O 2 is located downstream of the close three-way catalyst 22 and upstream of the storage-type NOx catalyst 25. ₂ Sensor 27 and second O ₂ A sensor 28 is provided. And the first O ₂ The sensor 27 is provided with a catalyst layer (oxidation capability) around the concentration detection unit, while the second O ₂ The sensor 28 is not provided with an oxidizing ability around the concentration detector, and the oxidizing ability is the first O ₂ The characteristics are different from those of the sensor 27. Therefore, the first O ₂ It is detected from the oxygen concentration detected by the sensor 27 that the exhaust gas is in a reducing (rich or stoichiometric) atmosphere, and the first and second O ₂ When the difference between the output characteristics of the sensors 27 and 28 becomes larger than a predetermined reference value, the deterioration of the three-way catalyst 22 is determined. This first O ₂ The catalyst layer applied to the sensor 27 may have a low correlation with the degree of deterioration with the three-way catalyst 22, and the catalyst that is less likely to deteriorate than the three-way catalyst 22 is the second O 2. ₂ This is preferable because the difference in oxygen concentration output from the sensor 28 is larger. Also, the first O ₂ The sensor 27 is used when detecting the oxygen concentration of the exhaust gas and performing feedback control of the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio.
[0044]
That is, during operation of the engine 11 at stoichiometric or rich air-fuel ratio, hydrogen is present in the exhaust gas, and O ₂ The output characteristics of the sensor shift to the oxygen lean side. ₂ When a catalyst layer having an oxidation ability is provided on the surface of the electrode protection layer of the sensor, hydrogen is oxidized by the catalyst layer, so that the phenomenon that the sensor output characteristic shifts to the oxygen lean side can be suppressed. However, as in this embodiment, the first O ₂ Even if the catalyst layer (oxidation capability) 38 is provided only to the concentration detection portion of the sensor 27, the first and second O ₂ If the three-way catalyst 22 having oxidation ability is provided on the upstream side of the sensors 27 and 28, each of the O and the three-way catalyst 22, if the exhaust gas (component to be oxidized such as hydrogen) is processed normally, ₂ Since this hydrogen does not arrive at the sensors 27 and 28, two O ₂ A difference in output characteristics of the sensors 27 and 28 hardly occurs.
[0045]
On the other hand, when the oxidation capacity of the three-way catalyst 22 decreases with time, the first and second O ₂ A lot of hydrogen reaches the sensors 27 and 28, and two O ₂ A difference occurs in the output characteristics of the sensors 27 and 28. Therefore, the first and second O ₂ By determining such a situation based on the outputs of the sensors 27 and 28, it is possible to accurately detect the deterioration of the three-way catalyst 22.
[0046]
Here, the control by the deterioration detection device for the exhaust purification catalyst of the present embodiment will be described in detail based on the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 7, first, in step S11, the first and second O ₂ The output values of the sensors 27 and 28 are read, and in step S12, the first O ₂ Based on the output value detected by the sensor 27, it is determined whether the air-fuel ratio is stoichiometric or rich air-fuel ratio. If the air-fuel ratio is stoichiometric or rich air-fuel ratio, the routine proceeds to step S13.
[0047]
In this step S13, the first O provided with the catalyst layer. ₂ Sensor 27 and second O without catalyst layer ₂ It is determined whether the difference in sensor output value with the sensor 28 is equal to or greater than a predetermined value. That is, the exhaust gas discharged from the engine 11 contains a reducing agent such as hydrogen together with oxygen at a stoichiometric or rich air-fuel ratio. However, the first and second O ₂ Since the three-way catalyst 22 is provided on the upstream side of the sensors 27 and 28, as shown in FIG. ₂ The sensors 27 and 28 generate an appropriate electromotive force and can detect the oxygen concentration with high accuracy. Therefore, in step S13, the first and second O ₂ If the difference between the sensor output values of the sensors 27 and 28 is smaller than the predetermined value, it is determined that the three-way catalyst 22 has not deteriorated, and the process returns.
[0048]
However, when the three-way catalyst 22 is deteriorated, hydrogen cannot be oxidized, and the hydrogen that has passed through the three-way catalyst 22 is converted into each O 2. ₂ The sensors 27 and 28 are reached. At this time, the first O ₂ In the sensor 27, the catalyst layer oxidizes hydrogen to generate an appropriate electromotive force, and the oxygen concentration can be accurately detected. On the other hand, the second O ₂ Since the sensor 28 is not provided with a catalyst layer, hydrogen adheres to the electrode protection layer earlier than oxygen, cannot generate an appropriate electromotive force, and the oxygen concentration shifts to a lean side, and the first O ₂ The output characteristics of the sensor 27 and the second O ₂ There is a difference between the output characteristics of the sensor 28. Therefore, in step S13, each O ₂ If the difference between the sensor output values of the sensors 27 and 28 is greater than or equal to a predetermined value, the deterioration of the three-way catalyst 22 is determined in step S14, and the engine check lamp 30 on the instrument panel is turned on in step S15. Make the driver aware. As a result, the driver can take measures such as replacement of the deteriorated catalyst at a maintenance factory or the like.
[0049]
As described above, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, the first and second O are located in the exhaust pipe 21 on the downstream side by the three-way catalyst 22. ₂ Sensors 27 and 28 are provided, and the first O ₂ When a catalyst layer (oxidation capability) is provided around the concentration detection portion of the sensor 27 and the exhaust gas is in a reducing atmosphere, each O ₂ If the difference between the output characteristics of the sensors 27 and 28 exceeds a predetermined value, the deterioration of the three-way catalyst 22 is determined, and the engine check lamp 30 is lit to let the driver recognize it. Thus, the second O without the catalyst layer ₂ Based on the change in the detection value of the sensor 28, it is possible to accurately determine a decrease in the exhaust purification capacity of the three-way catalyst 22.
[0050]
In each of the above-described embodiments, the deterioration determination of the three-way catalyst 22 is performed when the air-fuel ratio is stoichiometric or the rich air-fuel ratio. However, the deterioration determination of the three-way catalyst 22 is performed in an operation state in which hydrogen is generated. For example, an oxidizing atmosphere in which the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio may be used. In addition, when the engine 11 is started, the combustion is in an incomplete combustion state, and hydrogen is easily generated. ₂ Since the sensor output characteristic of the sensor shifts to the oxygen lean side, the deterioration determination may be performed in such an operating state.
[0051]
Further, in each of the above-described embodiments, the first and second O are disposed upstream or downstream of the three-way catalyst 22. ₂ Sensors 27 and 28 are provided to detect the oxygen concentration of the exhaust gas. ₂ A linear A / F sensor may be used instead of the sensor. Also, the first and second O ₂ The deterioration of the three-way catalyst 22 is determined based on the difference in the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the sensors 27 and 28. ₂ The deterioration of the three-way catalyst 22 may be determined based on the ratio of the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the sensors 27 and 28. And two O ₂ The relative mounting positions of the sensors 27 and 28 are both O ₂ The sensors 27 and 28 only need to be arranged on either the upstream side or the downstream side of the three-way catalyst 22, and they may be arranged in parallel even if they are arranged in the upstream and downstream directions with respect to the direction in which the exhaust gas flows. Also good.
[0052]
Further, in each of the above-described embodiments, the first and second O are disposed upstream or downstream of the three-way catalyst 22. ₂ Sensors 27 and 28 were provided to determine the deterioration of the three-way catalyst 22 based on the oxygen concentration of the exhaust gas. Regardless of the three-way catalyst 22, platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) iridium (Ir) or the like can be used as long as the catalyst has oxidation ability. For example, it can be applied to an oxidation catalyst, an occlusion type NOx catalyst, an adsorption type NOx catalyst, a selective reduction type NOx catalyst, etc. It can be determined appropriately. Moreover, although it comprised so that deterioration determination might be performed with respect to the three-way catalyst 22 which does not have the oxygen storage function by additives, such as ceria, of course, this additive is added and it applies to the catalyst which has an oxygen storage function. You can also
[0053]
Further, in each of the above-described embodiments, the second O not imparted with oxidation ability. ₂ A sensor is provided, but the first O ₂ If the sensor has different characteristics, the second O with oxidation capability is given. ₂ A sensor may be used. Further, the engine is not limited to the in-cylinder injection engine as in the above-described embodiment, and may be an intake pipe injection type lean burn engine or may not be a lean burn engine, and can be applied to a diesel engine.
[0054]
【The invention's effect】
As described above in detail in the embodiment, according to the exhaust purification catalyst deterioration detection device of the invention of claim 1, the oxidation capability is provided around the concentration detection unit on the upstream side of the exhaust purification catalyst. A first oxygen concentration sensor that deteriorates in correlation with the exhaust purification catalyst, and a second oxygen concentration sensor that is not provided with oxidation ability around the concentration detection unit or has a different oxidation ability from the first oxygen concentration sensor. Since the deterioration determining means determines the deterioration of the exhaust purification catalyst based on the output of each oxygen concentration sensor, the first oxygen concentration sensor suppresses the phenomenon that the output characteristic shifts to the oxygen lean side due to the oxidation capability. However, if the oxidation capability of the first oxygen concentration sensor deteriorates, the difference between the output characteristics of the two sensors changes. Therefore, it is possible to accurately detect the deterioration of the exhaust purification catalyst. In this case, the deterioration of the exhaust gas purification catalyst is not detected by detecting the deterioration of the oxygen storage capacity. Degradation can be detected effectively for the catalyst as well.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust purification device for an internal combustion engine to which an exhaust purification catalyst deterioration detection device according to a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 O ₂ It is principal part sectional drawing of a sensor.
[Figure 3] Second O ₂ It is principal part sectional drawing of a sensor.
FIG. 4 is a flowchart showing deterioration detection control by the exhaust purification catalyst deterioration detection device of the first embodiment.
FIG. 5 shows O with respect to the air-fuel ratio in the first embodiment. ₂ It is a graph showing the output voltage of a sensor.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an exhaust purification device for an internal combustion engine to which an exhaust purification catalyst deterioration detection device according to a second embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7 is a flowchart showing deterioration detection control by a deterioration detection device for an exhaust purification catalyst according to a second embodiment.
FIG. 8 shows O with respect to the air-fuel ratio in the second embodiment. ₂ It is a graph showing the output voltage of a sensor.
[Explanation of symbols]
11 engine
21 Exhaust pipe (exhaust passage)
22 Three-way catalyst (exhaust gas purification catalyst)
23 Exhaust purification catalytic equipment
25 NOx storage type catalyst
27 1O ₂ Sensor (first oxygen concentration sensor)
28 second O ₂ Sensor (second oxygen concentration sensor)
29 Electronic control unit, ECU (deterioration judging means)
30 Engine check lamp
38 Catalyst layer (oxidation capacity)

Claims

An exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A first oxygen concentration sensor located upstream of the exhaust purification catalyst, provided in the exhaust passage, and provided with an oxidation capability around a concentration detection unit, the oxidation capability being deteriorated in correlation with the exhaust purification catalyst; ,
A second oxygen concentration that is provided upstream of the exhaust purification catalyst and is provided in the exhaust passage and is not provided with an oxidizing ability around the concentration detecting unit or has an oxidizing ability different from that of the first oxygen concentration sensor. A sensor,
An exhaust purification catalyst deterioration detection device comprising: a deterioration determination means for determining deterioration of the exhaust purification catalyst based on an output of the first oxygen concentration sensor and an output of the second oxygen concentration sensor .