JP4706589B2 - 排気ガス浄化用装置の故障診断システム - Google Patents

Description

本発明は排気ガス浄化用装置の故障診断システムに関する。

内燃機関から排出される未浄化ガスの主成分は、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）である。

これらの成分は、当該内燃機関に設けられた触媒によって浄化される。この触媒による浄化率は、当該内燃機関の排気温度に依存する。すなわち、内燃機関が暖機された後は、浄化率は高くなる。しかし、内燃機関が始動し、充分に暖機されるまでの冷間運転時では、反応速度が遅くなる（例えば数分程度）ため、実用上、充分な浄化率を得ることは困難である。このため、排気マニホールドの直下に連結したマニホールド触媒（クローズカップルド触媒）と床下触媒とを設けていることが多い。ここで、マニホールド触媒は、内燃機関始動後に極力速く昇温させることを目的とするものである。しかし、「極力速く」とはいっても、触媒貴金属が活性化する温度下限には限界があり、通常は、２５０℃前後でやっと排気ガスの５０％程度が浄化できるのが現状である（図２参照）。

これに対し、特許文献１並びに特許文献２には、排気ガス成分とオゾン等の活性酸素成分とを反応させて、上記温度よりも低温であっても排気ガスを浄化できる方法が記載されている。

具体的には、特許文献１には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒において、その上流側に放電手段と水素供給手段とを設け、放電手段で酸素ラジカルまたはオゾンを発生させてＮＯをＮＯ₂に酸化し、ＮＯｘ吸蔵材にＮＯ₂を吸蔵させ、水素供給手段からの水素で放出されたＮＯ₂を還元することが記載されている。

また、特許文献２には、炭化水素とオゾンとを反応させて炭化水素を一旦、主としてＣＯに転化し、後段の触媒でさらに酸化してＣＯ₂に転化することが記載されている。その具体的な態様としては、排気通路中にプラズマ発生装置を内蔵したもの、或いは、排気通路外に配置された活性酸素成分生成装置(Ozonizer)からオゾンを排気通路内に供給するもの等が開示されている。

なお、活性酸素成分生成装置としてのオゾナイザとしては、特許文献３に示すように、無声放電式のものが一般的である。
特開２００５−３４４６８８号公報 特開２００５−２０７３１６号公報 特開平９−１５６９０４号公報

ところで、活性酸素成分は、強力な酸化作用を奏するものであり、所定濃度を超えると有害であることが知られている。従って、低温時において排気ガス浄化に好適な量が添加されればよく、過剰な量の活性酸素成分添加は好ましいものではない。すなわち、活性酸素成分の添加量を必要充分なものとするため、活性酸素成分生成量は、的確にモニタされていることが望まれる。

しかしながら、現状の活性酸素成分センサは、当該酸素の原子数に基づいて酸素濃度を検出するものであるため、酸素と活性酸素成分とを分離して濃度検出を実行することができない。そのため、内燃機関の排気ガス中に公知の活性酸素成分センサを設置したとしても、活性酸素成分量を精度よく検出することはできない。また、長期にわたって使用することも困難である。

本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、添加される活性酸素成分量を精緻に検出し、もって、活性酸素成分生成装置の正確な故障診断を実行することのできる排気ガス浄化用装置の故障診断システムを提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は、内燃機関の排気通路に活性酸素成分を供給する活性酸素成分生成装置を備えた排気ガス浄化用装置の故障診断システムであって、前記排気通路中に配置された触媒と、前記配置通路中の前記触媒よりも上流側に活性酸素成分を吐出する吐出管を有する前記活性酸素成分生成装置と、前記排気通路中の前記吐出管と前記触媒との間に配置され、当該触媒を通過する前の排気ガスの酸素濃度を検出する上流側酸素センサと、前記排気通路中の当該触媒の下流側に配置され、触媒を通過した排気ガスの酸素濃度を検出する下流側酸素センサと、排気ガスの温度に関連した値を検出する温度センサと、各センサの検出値に基づいて、前記活性酸素成分生成装置の故障診断を実行する故障診断ユニットとを備え、前記故障診断ユニットは、前記上流側酸素センサおよび下流側酸素センサの出力に基づいて実浄化率を演算する実浄化率演算手段と、前記実浄化率演算手段によって演算された実浄化率と前記上流側酸素センサが検出した値と前記温度センサが検出した温度とに基づいて推定活性酸素成分量を特定する推定活性酸素成分量推定手段と、前記活性酸素成分生成装置が稼働することによって生成されるであろう必要活性酸素成分量を演算する必要活性酸素成分量演算手段と、前記推定活性酸素成分量と前記必要活性酸素成分量とを比較して前記活性酸素成分生成装置による活性酸素成分量の良否を判定する良否判定手段とを備えていることを特徴とする排気ガス浄化用装置の故障診断システムである。この態様では、活性酸素成分生成装置が生成する活性酸素成分量の適否を判定するために、上流側酸素センサおよび下流側酸素センサが検出した値に基づいて、運転時の実実浄化率が演算され、さらに、演算された実浄化率と上流側酸素センサが検出した値と温度センサが検出した温度とに基づいて、推定活性酸素成分量が演算される。そして、この推定活性酸素成分量が必要活性酸素成分量と比較されることにより、活性酸素成分生成装置の良否が判定されるので、酸素センサが検出した値から直接良否を判定する場合に比べ、大幅に高精度の活性酸素成分量検出が可能になる。

好ましい態様において、前記活性酸素成分生成装置は、オゾン発生ユニットと、前記オゾン発生ユニットに電圧を印可する給電ユニットと、前記オゾン発生ユニットにオゾン生成用の空気を供給する空気供給ユニットとを有し、前記必要活性酸素成分量演算手段は、前記給電ユニットが印可する電圧と前記空気供給ユニットが送給する空気量とに基づいて必要活性酸素成分量を演算するものである。この態様では、必要活性酸素成分量を演算するに当たり、空気の供給量と給電ユニットの電圧を演算のパラメータとしているので、精度の高い演算が可能になる。

好ましい態様において、前記必要活性酸素成分量演算手段は、前記温度センサが検出した温度と、前記上流側酸素センサが検出した値と前記実浄化率演算手段が演算した実浄化率とに基づいて必要活性酸素成分量が特定されるデータを記憶する手段を有している。この態様では、予め実験等でマップ化されたデータを記憶しておき、検出または演算された値に基づいて、必要活性酸素成分量を特定することができるので、より精度の高い演算を実現することが可能になる。

本発明の別の態様は、内燃機関の排気通路に活性酸素成分を供給する活性酸素成分生成装置を備えた排気ガス浄化用装置の故障診断システムであって、前記排気通路中に配置された触媒と、前記配置通路中の前記触媒よりも上流側に活性酸素成分を吐出する吐出管を有する前記活性酸素成分生成装置と、前記排気通路中の前記吐出管と前記触媒との間に配置され、当該触媒を通過する前の排気ガスの酸素濃度を検出する上流側酸素センサと、前記排気通路中の当該触媒の下流側に配置され、触媒を通過した排気ガスの酸素濃度を検出する下流側酸素センサと、排気ガスの温度に関連した値を検出する温度センサと、各センサの検出値に基づいて、前記活性酸素成分生成装置の故障診断を実行する故障診断ユニットとを備え、前記故障診断ユニットは、前記上流側酸素センサおよび下流側酸素センサの出力に基づいて実浄化率を演算する実浄化率演算手段と、前記活性酸素成分生成装置が稼働することによって達成されるであろう必要浄化率を演算する必要浄化率演算手段と、前記実浄化率と前記必要浄化率とを比較して前記活性酸素成分生成装置による活性酸素成分量の良否を判定する良否判定手段とを備えていることを特徴とする排気ガス浄化用装置の故障診断システムである。この態様では、活性酸素成分生成装置が生成する活性酸素成分量の適否を判定するために、上流側酸素センサおよび下流側酸素センサが検出した値に基づいて、運転時の実浄化率が演算され、さらに、演算された実浄化率が、活性酸素成分生成装置によって達成されるであろう必要浄化率と比較される。この比較により、活性酸素成分生成装置の良否が判定されるので、酸素センサが検出した値から直接良否を判定する場合に比べ、大幅に高精度の活性酸素成分量検出が可能になる。

好ましい態様において、前記活性酸素成分生成装置は、オゾン発生ユニットと、前記オゾン発生ユニットに電圧を印可する給電ユニットと、前記オゾン発生ユニットにオゾン生成用の空気を供給する空気供給ユニットとを有し、前記必要浄化率演算手段は、前記温度センサが検出した温度と、前記給電ユニットが印可する電圧と前記空気供給ユニットが送給する空気量とに基づいて必要浄化率を演算するものである。この態様では、必要浄化率を演算するに当たり、空気の供給量と給電ユニットの電圧を演算のパラメータとしているので、精度の高い演算が可能になる。

好ましい態様において、前記温度センサは、当該内燃機関の排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサと当該内燃機関の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサとの少なくとも一方である。この態様では、運転状態や内燃機関の特性に応じて適宜最適な温度検出を実行することが可能になる。

また、上述した故障診断システムにおいて、前記活性酸素成分は、オゾンであることが好ましい。

以上説明したように、本発明は、酸素センサが検出した値から直接良否を判定するのではなく、実浄化率等に基づいて活性酸素成分生成装置の良否を判定しているので、添加される活性酸素成分量を精緻に検出し、もって、活性酸素成分生成装置の正確な故障診断を実行することができるという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の一形態に係るシステムの概略構成を示す構成図である。

まず図１を参照して、本実施形態を採用した内燃機関の排気通路１１には、触媒１２が配置されている。この触媒１２は、Ｐｔを含有するアルミナと、Ｒｈを含有するセリア系酸化物とを触媒体として少なくとも有するものである。

図２は、アルミナとセリア系酸化物からなるＯＳＣ材と触媒貴金属とを含む図１の実施形態に対応した触媒を用い、活性酸素を流入させない場合の、浄化率と温度との関係を示すグラフである。図２に示すように、触媒１２は、排気ガスの温度が約２５０℃を超えるまでは、ＨＣ、ＣＯの浄化率が４０％を下回るものである。そのため、本実施形態では、上記排気通路１１に活性酸素成分としてのオゾンを供給するオゾナイザ（活性酸素成分生成装置の一例）２０を設けている。

図１を参照して、オゾナイザ２０は、排気通路１１の当該触媒１２よりも上流側に接続された吐出管２１と、この吐出管２１の途中部分に設けられたオゾン発生ユニット２２と、オゾン発生ユニット２２にオゾンを生成するための空気を送給するエアポンプ２３と、エアポンプ２３とオゾン発生ユニット２２との間に配置され、エアポンプ２３が送給した空気量を計測するエアフローメータ２４と、オゾン発生ユニット２２に高電圧を印可する給電ユニット２５と、故障時の状態を報知する報知ユニット２６とを備えている。

オゾン発生ユニット２２は、例えば、従来技術欄の特許文献３に開示されているように、円筒形状のアース電極と、アース電極内に同心に配置された印加電極とを有し、給電ユニット２５によって、印加電極に高電圧を印可することによって、アース電極との間に無声放電を生成し、両電極間の空気からオゾンを生成するものである。

エアポンプ２３は、外気を吐出管２１に導入し、新気をオゾン発生ユニット２２に送給するものである。

エアフローメータ２４は、エアポンプ２３から供給された空気量を示す信号を出力し、本実施形態を採用した内燃機関のコントロールユニット１００に入力するものである。

給電ユニット２５は、本実施形態が採用された内燃機関のコントロールユニット１００に制御されることによって、オゾン発生ユニット２２の印加電極に高電圧を印可するものである。

報知ユニット２６は、例えば図略のインストゥルメントパネルに設置され、液晶画面や音声等によって車両の乗員に故障を報知するためのものである。

コントロールユニット１００は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、インターフェース１０３並びにこれらのユニット１０１〜１０３を接続するバス１０４を有するものであり、メモリ１０２に記憶されるプログラム並びにデータによって、オゾナイザ２０の故障診断を実行する故障診断ユニットを機能的に構成している。このコントロールユニット１００の入力要素としては、排気通路１１に設置された上流側酸素センサＳＷ１、下流側酸素センサＳＷ２、排気ガス温度センサＳＷ３、および内燃機関の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサＳＷ４、並びにオゾナイザ２０のエアフローメータ２４および給電ユニット２５である。なお、酸素センサＳＷ１、ＳＷ２は、排気ガス温度が低温であっても機能するように、センサ素子を少なくとも２５０℃以上に加熱するヒータ付酸素センサとされている。

上流側酸素センサＳＷ１は、触媒１２とオゾナイザ２０の吐出管２１との間に配置されており、吐出管２１から吐出されたオゾンや酸素を含む排気ガスの浄化前の酸素原子数に基づいて酸素濃度を検出し、対応する信号をコントロールユニット１００に出力するように構成されている。

下流側酸素センサＳＷ２は、触媒１２の下流側に配置され、触媒１２によって浄化された後の排気ガスに含まれる酸素原子数に基づいて酸素濃度を検出し、対応する信号をコントロールユニット１００に出力するように構成されている。

排気ガス温度センサＳＷ３は、浄化前の排気ガスの温度を検出し、対応する信号をコントロールユニット１００に出力するように構成されている。

冷却水温度センサＳＷ４は、内燃機関の冷却水の温度を検出することにより、コントロールユニット１００が当該内燃機関の筒内温度や排気ガス温度を推定するためのものである。

エアフローメータ２４は、送風時の空気量に相当する信号をコントロールユニット１００に出力するように構成されている。

給電ユニット２５は、給電時の印加電圧に相当する信号をコントロールユニット１００に出力するように構成されている。

他方、故障診断ユニットとしてのコントロールユニット１００には、出力要素として、オゾナイザ２０の報知ユニット２６が接続されており、後述するプログラムを実行することによって、故障が生じていると判定された場合には、この報知ユニット２６を作動させて、乗員にオゾナイザ２０の故障を報知するようにしている。なお、図２で示したように、排気温度が２５０℃を超えると、触媒１２の浄化性能は、オゾンが不要になる程度まで向上するので、排気ガス温度センサＳＷ３の検出に基づいて、オゾナイザ２０をＯＮ／ＯＦＦできるように、エアポンプ２３や給電ユニット２５が出力要素として制御可能に接続されている。これにより、コントロールユニット１００は、排気ガス温度センサＳＷ３（または冷却水温度センサＳＷ４或いは両センサＳＷ３およびＳＷ４）の検出値Ｔexに基づき、冷間運転時にはオゾナイザ２０の運転を司る運転制御手段としても機能するように構成されている。

図３は、図１の実施形態に係る制御マップのデータ構造を示すエンティティリレーションシップ図である。また、図４は、図１の実施形態に係る活性酸素成分生成装置としてのオゾナイザ２０のオゾン発生量と消費電力との関係を示すグラフである。

まず、図３を参照して、メモリ１０２には、関係データベースで表現される制御マップＭ１が記憶されている。

図３において、４０〜４３は、それぞれ実浄化率テーブル、酸素濃度テーブル、温度テーブル、および推定オゾン量テーブルである。ここで、テーブルとは、二次元の表形式で格納されたデータ群をいう。

実浄化率テーブル４０は、実浄化率が記憶されているテーブルであり、０％から１００％までの値が、主キーとともに格納されている。この実浄化率ηａは、上流側および下流側酸素センサＳＷ１、ＳＷ２から演算される値である。

酸素濃度テーブル４１は、上流側酸素センサＳＷ１が検出し得る最小値から最大値が、主キーとともに格納されている。

温度テーブル４２は、０℃から２５０℃までの温度範囲を所定の範囲（例えば１０℃毎）に区切ってグループ化したものが、主キーとともに格納されている。

推定オゾン量テーブル４３は、実浄化率テーブル４０、酸素濃度テーブル４１、および温度テーブル４２の各主キーを組み合わせることによって、推定オゾン量Ａｍを一意に決定するための連関エンティティである。

例えば、実浄化率テーブル４０の値が２０パーセント、酸素濃度テーブル４１の値が０．７５％、温度テーブル４２の値が１２０℃の場合、これら３つの組み合わせを連関させることによって、推定オゾン量Ａｍが１８．０ml/minと、一意に決定されるのである。これにより、本実施形態では、演算された実浄化率ηａ、上流側酸素センサＳＷ１の検出値、および排気ガス温度センサＳＷ３の検出値Ｔexから、推定オゾン量Ａｍを索引可能な制御マップＭ１を構築し、メモリ１０２に記憶させることが可能になっている。

次に、図４を参照して、本実施形態においては、オゾナイザ２０の診断を実行するために、当該オゾナイザ２０の消費電力と発生するオゾン発生量との関係が実験データに基づいて図４に示すようにマップ化され、制御マップＭ２として、コントロールユニット１００のメモリ１０２に記憶されている。

なお、コントロールユニット１００のメモリ１０２には、酸素センサＳＷ１、ＳＷ２の故障を診断する診断プログラムが記憶されており、この診断プログラムによって酸素センサＳＷ１、ＳＷ２の故障判定がなされた場合には、図略の報知ユニットを用いて乗員にセンサの故障を報知するように構成されている。尤も、酸素センサＳＷ１、ＳＷ２の故障を診断する診断プログラム自身は、公知の構成をそのまま採用することができるので、その詳細については説明を省略する。

次に、故障診断ユニットとしてのコントロールユニット１００による診断制御について詳述する。

図５は、図１の実施形態に係るフローチャートである。また図６は、図５のオゾナイザ診断処理サブルーチンを示すフローチャートである。

図５を参照して、コントロールユニット１００は、まずオゾナイザ２０をＯＦＦにする（ステップＳ２０）。不必要なオゾンが生成されるのを防止するためである。

次いで、コントロールユニット１００は、酸素センサ診断処理サブルーチンを実行する（ステップＳ２１）。このサブルーチンでは、酸素センサＳＷ１、ＳＷ２の故障を診断する診断プログラムが実行され、各酸素センサＳＷ１、ＳＷ２の良否が判定される（ステップＳ２２）。仮に酸素センサＳＷ１、ＳＷ２の何れか一方が故障していた場合、図略の報知ユニットによって故障報知を実行し（ステップＳ２３）、処理を終了する。このため、本実施形態では、オゾナイザ２０の良否判定の基となる各酸素センサＳＷ１、ＳＷ２に故障が生じている場合には、オゾナイザ２０が稼働されないような仕様になっている。このため、オゾナイザ２０を装備したことに伴うフェールセーフ機能が確保される。

他方、ステップＳ２２で、何れの酸素センサＳＷ１、ＳＷ２も正常であると判定した場合、コントロールユニット１００は、排気ガス温度センサＳＷ３の検出値Ｔexを読み、所定のしきい値Ｔ１と比較することによって、内燃機関が冷間運転時であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。このしきい値Ｔ１としては、例えば２５０℃が好適である。仮に温間運転時であると判定した場合（ステップＳ２４において、ＮＯの場合）、コントロールユニット１００は、ステップＳ２０に復帰する。反対に、冷間運転時であると判定した場合（ステップＳ２４において、ＹＥＳの場合）、コントロールユニット１００は、オゾナイザ２０をＯＮにする（ステップＳ２５）。次いで、詳しくは図６で詳述するオゾナイザ診断処理サブルーチンを実行する（ステップＳ２６）。このオゾナイザ診断処理サブルーチンにおいて、正常判定をした場合（ステップＳ２７において、ＮＯの場合）、コントロールユニット１００の制御は、ステップＳ２１に復帰する。他方、故障判定がなされた場合（ステップＳ２７において、ＮＯの場合）、コントロールユニット１００は、まずオゾナイザ２０をＯＦＦにし（ステップＳ２８）、次いでオゾナイザの故障報知を実行する（ステップＳ２９）。これにより、オゾン量がモニタできなくなった状態でのオゾナイザ２０の稼働を確実に阻止し、フェールセーフ機能を確保している。

次に、図６を参照して、オゾナイザ診断処理サブルーチンＳ２６においては、まず、酸素センサＳＷ１、ＳＷ２の値を読み取り（ステップＳ２６１）、読み取った値から現在の実浄化率ηａを演算する（ステップＳ２６２）。次いで、コントロールユニット１００は、排気ガス温度センサＳＷ３の値を読み取り（ステップＳ２６３）、演算された実浄化率ηａおよび排気ガス温度センサＳＷ３の値に基づき、制御マップＭ１から推定オゾン量Ａｍを索引する（ステップＳ２６４）。その後、コントロールユニット１００は、エアフローメータ２４が検出した空気量と給電ユニット２５による消費電力を読み取り（ステップＳ２６５）、これらの値に基づき、図４のグラフに基づく制御マップＭ２から必要オゾン量Ａｃを索引する（ステップＳ２６６）。

そして、コントロールユニット１００は、ステップＳ２６４で索引された推定オゾン量ＡｍをステップＳ２６６で索引された必要オゾン量Ａｃから差し引いた絶対値を求め、所定のしきい値Ａｓ以下か否かを判定する（ステップＳ２６７）。仮に、｜Ａｃ−Ａｍ｜がしきい値Ａｓ以下である場合（ステップＳ２６７において、ＹＥＳの場合）、コントロールユニット１００は、正常判定を行ってメインルーチンに復帰する（ステップＳ２６８）。他方、｜Ａｃ−Ａｍ｜がしきい値Ａｓを超えた場合（ステップＳ２６７において、ＮＯの場合）、コントロールユニット１００は、故障判定を行ってメインルーチンに復帰する（ステップＳ２６９）。

以上説明したように、本実施形態によれば、活性酸素成分生成装置としてのオゾナイザ２０が生成するオゾン量の適否を判定するために、上流側酸素センサＳＷ１および下流側酸素センサＳＷ２が検出した値に基づいて、運転時の実浄化率ηａが演算され、さらに、演算された実浄化率ηａと上流側酸素センサＳＷ１が検出した値と排気ガス温度センサＳＷ３が検出した温度とに基づいて、推定オゾン量Ａｍが索引される。そして、この推定オゾン量Ａｍが必要オゾン量Ａｃと比較されることにより（具体的には、｜Ａｃ−Ａｍ｜がしきい値Ａｓと比較されることにより）、オゾナイザ２０の良否が判定されるので、上流側酸素センサＳＷ１が検出した値から直接良否を判定する場合に比べ、大幅に高精度のオゾン量検出が可能になる。

また、本実施形態では、オゾナイザ２０は、オゾン発生ユニット２２と、オゾン発生ユニット２２に電圧を印可する給電ユニット２５と、オゾン発生ユニット２２にオゾン生成用の空気を供給する空気供給ユニットとしてのエアポンプ２３とを有し、必要オゾン量演算手段としてのコントロールユニット１００は、給電ユニット２５が印可する電圧とエアポンプ２３が送給する空気量とに基づいて必要オゾン量Ａｃを演算するものである。このため本実施形態では、必要オゾン量Ａｃを演算するに当たり、空気の供給量と給電ユニット２５の電圧を演算のパラメータとしているので、精度の高い演算が可能になる。

また、本実施形態では、コントロールユニット１００は、排気ガス温度センサＳＷ３が検出した温度と、上流側酸素センサＳＷ１が検出した値と実浄化率演算手段としてのコントロールユニット１００が演算した実浄化率ηａとに基づいて必要オゾン量Ａｃが特定されるデータを記憶する手段としてのメモリ１０２を有している。このため本実施形態では、予め実験等でマップ化されたデータ（すなわち、図３のエンティティリレーションシップや図４のグラフに基づくデータ）を記憶しておき、検出または演算された値に基づいて、必要オゾン量Ａｃを特定することができるので、より精度の高い演算を実現することが可能になる。

また、本実施形態において、温度センサとしては、当該内燃機関の排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサＳＷ３と当該内燃機関の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサＳＷ４との少なくとも一方である。このため、本実施形態では、運転状態や内燃機関の特性に応じて適宜最適な温度検出を実行することが可能になる。

上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。

図７は、本発明の別の実施形態に係る制御マップのデータ構造を示すエンティティリレーションシップ図である。

図７を参照して、オゾン量を検出するための制御マップとしては、温度テーブル４２と、必要オゾン供給量テーブル５１と、必要浄化率テーブル５２とを有するデータ構造のものを採用してもよい。

必要オゾン供給量テーブル５１は、図４で説明した必要オゾン供給量をデータとして記憶するテーブルである。

また、必要浄化率テーブル５２は、温度テーブル４２の値と必要オゾン供給量テーブル５１の値を組み合わせることによって、必要浄化率を一意に特定するための連関エンティティである。

図８は、図７の実施形態に係るオゾナイザ診断処理サブルーチンを示すフローチャートである。

図７の制御マップＭ３を用いたオゾナイザ診断処理サブルーチンＳ２６では、まず、コントロールユニット１００は、エアフローメータ２４が検出した空気量と給電ユニット２５による消費電力を読み取り（ステップＳ２６１１）、これらの値に基づき、図４のグラフに基づく制御マップＭ２から必要オゾン量Ａｃを索引する（ステップＳ２６１２）。

次にコントロールユニット１００は、排気ガス温度センサＳＷ３の値を読み取り（ステップＳ２６１３）、図７で示したエンティティリレーションシップに基づく制御マップＭ３から必要浄化率ηｃを索引する（ステップＳ２６１４）。

その後、酸素センサＳＷ１、ＳＷ２の値を読み取り（ステップＳ２６１５）、これらの値に基づいて、現在の実浄化率ηａを演算する（ステップＳ２６１６）。

そして、実浄化率ηａを必要浄化率ηｃから差し引いた絶対値を求め、所定のしきい値ηｓ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２６１７）。

仮に、｜ηｃ−ηａ｜がしきい値ηｓ以下である場合（ステップＳ２６１７において、ＹＥＳの場合）、コントロールユニット１００は、正常判定を行ってメインルーチンに復帰する（ステップＳ２６１８）。他方、｜ηｃ−ηａ｜がしきい値ηｓを超えた場合（ステップＳ２６１７において、ＮＯの場合）、コントロールユニット１００は、故障判定を行ってメインルーチンに復帰する（ステップＳ２６１９）。

このように図７および図８の実施形態においては、オゾナイザ２０が生成するオゾン量の適否を判定するために、上流側酸素センサＳＷ１および下流側酸素センサＳＷ２が検出した値に基づいて、運転時の実浄化率ηａが演算され、さらに、演算された実浄化率ηａが、オゾナイザ２０によって達成されるであろう必要浄化率ηｃと比較される。この比較により、オゾナイザ２０の良否が判定されるので、酸素センサが検出した値から直接良否を判定する場合に比べ、大幅に高精度のオゾン量検出が可能になる。

また、本実施形態では、オゾナイザ２０は、オゾン発生ユニット２２と、オゾン発生ユニット２２に電圧を印可する給電ユニット２５と、オゾン発生ユニット２２にオゾン生成用の空気を供給するエアポンプ２３とを有し、必要浄化率演算手段としてのコントロールユニット１００は、排気ガス温度センサＳＷ３が検出した温度と、給電ユニット２５が印可する電圧とエアポンプ２３が送給する空気量とに基づいて必要浄化率を演算するものである。このため本実施形態では、必要浄化率を演算するに当たり、空気の供給量と給電ユニット２５の電圧を演算のパラメータとしているので、精度の高い演算が可能になる。

なお、本発明は、内燃機関が頻繁に駆動と停止とを繰り返すように構成される、いわゆるアイドルストップ車や、内燃機関と電動機とを組み合わせたハイブリッド車での利用が特に有効であるが、これに限定されるものではない。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の実施の一形態に係るシステムの概略構成を示す構成図である。 アルミナとセリア系酸化物からなるＯＳＣ材と触媒貴金属とを含む図１の実施形態に係る触媒を用い、活性酸素を流入させない場合の、浄化率と温度との関係を示すグラフである。 図１の実施形態に係る制御マップのデータ構造を示すエンティティリレーションシップ図である。 図１の実施形態に係る活性酸素成分生成装置としてのオゾナイザのオゾン発生量と消費電力との関係を示すグラフである。 図１の実施形態に係るフローチャートである。 図５のオゾナイザ診断処理サブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の別の実施形態に係る制御マップのデータ構造を示すエンティティリレーションシップ図である。 図７の実施形態に係るオゾナイザ診断処理サブルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１１ 排気通路
１２ 触媒
２０ オゾナイザ
２１ 吐出管
２２ オゾン発生ユニット
２３ エアポンプ
２４ エアフローメータ
２５ 給電ユニット
２６ 報知ユニット
１００ コントロールユニット
１０２ メモリ
Ｍ１ 制御マップ
Ｍ２ 制御マップ
Ｍ３ 制御マップ
ＳＷ１ 上流側酸素センサ
ＳＷ２ 下流側酸素センサ
ＳＷ３ 排気ガス温度センサ
Ａｍ 推定オゾン量
Ａｃ 必要オゾン量
ηａ 実浄化率
ηｃ 必要浄化率
ηｓ しきい値

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に活性酸素成分を供給する活性酸素成分生成装置を備えた排気ガス浄化用装置の故障診断システムであって、
   前記排気通路中に配置された触媒と、
   前記配置通路中の前記触媒よりも上流側に活性酸素成分を吐出する吐出管を有する前記活性酸素成分生成装置と、
   前記排気通路中の前記吐出管と前記触媒との間に配置され、当該触媒を通過する前の排気ガスの酸素濃度を検出する上流側酸素センサと、
   前記排気通路中の当該触媒の下流側に配置され、触媒を通過した排気ガスの酸素濃度を検出する下流側酸素センサと、
   排気ガスの温度に関連した値を検出する温度センサと、
   各センサの検出値に基づいて、前記活性酸素成分生成装置の故障診断を実行する故障診断ユニットと
   を備え、前記故障診断ユニットは、
   前記上流側酸素センサおよび下流側酸素センサの出力に基づいて実浄化率を演算する実浄化率演算手段と、
   前記実浄化率演算手段によって演算された実浄化率と前記上流側酸素センサが検出した値と前記温度センサが検出した温度とに基づいて推定活性酸素成分量を特定する推定活性酸素成分量推定手段と、
   前記活性酸素成分生成装置が稼働することによって生成されるであろう必要活性酸素成分量を演算する必要活性酸素成分量演算手段と、
   前記推定活性酸素成分量と前記必要活性酸素成分量とを比較して前記活性酸素成分生成装置による活性酸素成分量の良否を判定する良否判定手段と
   を備えていることを特徴とする排気ガス浄化用装置の故障診断システム。
2. 請求項１記載の排気ガス浄化用装置の故障診断システムにおいて、
   前記活性酸素成分生成装置は、オゾン発生ユニットと、前記オゾン発生ユニットに電圧を印可する給電ユニットと、前記オゾン発生ユニットにオゾン生成用の空気を供給する空気供給ユニットとを有し、
   前記必要活性酸素成分量演算手段は、前記給電ユニットが印可する電圧と前記空気供給ユニットが送給する空気量とに基づいて必要活性酸素成分量を演算するものである
   ことを特徴とする排気ガス浄化用装置の故障診断システム。
3. 請求項１または２記載の排気ガス浄化用装置の故障診断システムにおいて、
   前記必要活性酸素成分量演算手段は、前記温度センサが検出した温度と、前記上流側酸素センサが検出した値と前記実浄化率演算手段が演算した実浄化率とに基づいて必要活性酸素成分量が特定されるデータを記憶する手段を有していることを特徴とする排気ガス浄化用装置の故障診断システム。
4. 内燃機関の排気通路に活性酸素成分を供給する活性酸素成分生成装置を備えた排気ガス浄化用装置の故障診断システムであって、
   前記排気通路中に配置された触媒と、
   前記配置通路中の前記触媒よりも上流側に活性酸素成分を吐出する吐出管を有する前記活性酸素成分生成装置と、
   前記排気通路中の前記吐出管と前記触媒との間に配置され、当該触媒を通過する前の排気ガスの酸素濃度を検出する上流側酸素センサと、
   前記排気通路中の当該触媒の下流側に配置され、触媒を通過した排気ガスの酸素濃度を検出する下流側酸素センサと、
   排気ガスの温度に関連した値を検出する温度センサと、
   各センサの検出値に基づいて、前記活性酸素成分生成装置の故障診断を実行する故障診断ユニットと
   を備え、前記故障診断ユニットは、
   前記上流側酸素センサおよび下流側酸素センサの出力に基づいて実浄化率を演算する実浄化率演算手段と、
   前記活性酸素成分生成装置が稼働することによって達成されるであろう必要浄化率を演算する必要浄化率演算手段と、
   前記実浄化率と前記必要浄化率とを比較して前記活性酸素成分生成装置による活性酸素成分量の良否を判定する良否判定手段と
   を備えていることを特徴とする排気ガス浄化用装置の故障診断システム。
5. 請求項４記載の排気ガス浄化用装置の故障診断システムにおいて、
   前記活性酸素成分生成装置は、オゾン発生ユニットと、前記オゾン発生ユニットに電圧を印可する給電ユニットと、前記オゾン発生ユニットにオゾン生成用の空気を供給する空気供給ユニットとを有し、
   前記必要浄化率演算手段は、前記温度センサが検出した温度と、前記給電ユニットが印可する電圧と前記空気供給ユニットが送給する空気量とに基づいて必要浄化率を演算するものである
   ことを特徴とする排気ガス浄化用装置の故障診断システム。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の排気ガス浄化用装置の故障診断システムにおいて、
   前記温度センサは、当該内燃機関の排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサと当該内燃機関の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサとの少なくとも一方であることを特徴とする排気ガス浄化用装置の故障診断システム。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の排気ガス浄化用装置の故障診断システムにおいて、
   前記活性酸素成分は、オゾンであることを特徴とする排気ガス浄化用装置の故障診断システム。

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