JP4832209B2 - 触媒劣化診断装置 - Google Patents
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Description
内燃機関の排気通路に配置された吸蔵還元型のNOx触媒と、
前記NOx触媒の下流側に配置され、排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する下流側排気ガスセンサと、
相異なる複数のリッチスパイク実行条件を設定する実行条件設定手段と、
前記リッチスパイク実行条件の成立時に、前記内燃機関の排気ガスの空燃比をリーンからリッチまたは理論空燃比に一時的に切り換えるリッチスパイクを行うリッチスパイク手段と、
前回のリッチスパイクの終了後から今回のリッチスパイクの開始時までの間に前記NOx触媒に流入したNOxの総量である入りNOx量を推定または検出する入りNOx量取得手段と、
リッチスパイク実行中の前記下流側排気ガスセンサの出力に基づいて、当該リッチスパイクの開始前に前記NOx触媒に吸蔵されていた酸素の量とNOxの量との和を表す値であるトータル吸蔵量を算出するトータル吸蔵量算出手段と、
少なくとも二つのリッチスパイク実行条件の下で実行されたリッチスパイクについての、前記入りNOx量と前記トータル吸蔵量との関係に基づいて、前記トータル吸蔵量のうちの酸素吸蔵量を算出する酸素吸蔵量算出手段と、
を備えることを特徴とする。
前記算出された酸素吸蔵量に基づいて、前記NOx触媒の酸素吸蔵能力を判定する酸素吸蔵能力診断手段を更に備えることを特徴とする。
前記トータル吸蔵量から前記酸素吸蔵量を減算することにより、NOx吸蔵量を算出するNOx吸蔵量算出手段と、
前記算出されたNOx吸蔵量に基づいて、前記NOx触媒のNOx吸蔵能力を判定するNOx吸蔵能力診断手段と、
を更に備えることを特徴とする。
前記リッチスパイク実行条件は、前記入りNOx量が所定値に達することを含み、
前記実行条件設定手段は、前記所定値を少なくとも二つの水準に設定することを特徴とする。
前記酸素吸蔵量算出手段は、前記入りNOx量が少なくとも二つの水準の下で実行されたリッチスパイクについての、前記入りNOx量と前記トータル吸蔵量との関係を外挿することにより、前記入りNOx量がゼロである場合の前記トータル吸蔵量に相当する値を算出し、その値を前記酸素吸蔵量とすることを特徴とする。
前記NOx触媒の上流側に配置された上流触媒と、
前記NOx触媒の上流側であって前記上流触媒の下流側に配置され、排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する上流側排気ガスセンサと、
リッチスパイク実行中の前記上流側排気ガスセンサの出力に基づいて、前記上流触媒の酸素吸蔵容量を算出する上流触媒酸素吸蔵容量算出手段と、
を更に備え、
前記トータル吸蔵量算出手段は、リッチスパイク実行中の前記上流側排気ガスセンサおよび前記下流側排気ガスセンサの出力に基づいて前記トータル吸蔵量を算出することを特徴とする。
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。図示の内燃機関10は、#1〜#4の4つの気筒を備えた直列4気筒型のものであるが、本発明では、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
内燃機関10は、所定の運転領域においては、リーン空燃比で燃料を燃焼させて運転される。リーン空燃比での運転中は、スタート触媒14,16ではNOxを浄化できないため、NOxはNOx触媒18に一時吸蔵される。そして、NOx触媒18にNOxが貯まると、ECU30は、内燃機関10の燃焼空燃比を一時的にリーンからリッチまたは理論空燃比に切り換えるリッチスパイクを実施する。
NSA=(TSA−OSC)×46/32 ・・・(2)
ただし、上記(2)式中、「46/32」は、O2からNO2への換算係数である。
図9は、上述した手法によってNOx触媒18の劣化を判定(診断)するために本実施形態においてECU30が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。
(1)リッチスパイクが終了していること。
(2)リッチスパイク実行時の運転条件(機関回転数NE、スロットル開度TH、吸入空気量GA等)が所定の範囲内にあること。
(3)リッチスパイク実行時のNOx触媒18の温度TCATが所定の範囲内にあること。
次に、図10および図11を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
[システム構成の説明]
図10は、本発明の実施の形態2のシステム構成を説明するための図である。図10に示すように、実施の形態2のシステムでは、NOx触媒18の上流側に、実施の形態1でのA/Fセンサ24に代えて、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリッチであるかリーンであるかに応じて急変する出力を発するO2センサ32が配置されている。実施の形態2のシステムは、上記の点以外は、実施の形態1のシステムと同様である。以下、説明の便宜上、NOx触媒18の上流のO2センサ32を上流O2センサ32と呼び、NOx触媒18の下流のO2センサ26を下流O2センサ26と呼ぶ。
本実施形態では、以下に説明するように、リッチスパイクを実行した際に、NOx触媒18のトータル吸蔵量TSAを検出するのと同時に、三元触媒であるスタート触媒14,16の酸素吸蔵容量OSCを検出することができる。
12 排気通路
14,16 スタート触媒
18 NOx触媒
20,22,24 A/Fセンサ
26 O2センサ
28 温度センサ
30 ECU(Electronic Control Unit)
32 上流O2センサ
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路に配置された吸蔵還元型のNOx触媒と、
前記NOx触媒の下流側に配置され、排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する下流側排気ガスセンサと、
相異なる複数のリッチスパイク実行条件を設定する実行条件設定手段と、
前記リッチスパイク実行条件の成立時に、前記内燃機関の排気ガスの空燃比をリーンからリッチまたは理論空燃比に一時的に切り換えるリッチスパイクを行うリッチスパイク手段と、
前回のリッチスパイクの終了後から今回のリッチスパイクの開始時までの間に前記NOx触媒に流入したNOxの総量である入りNOx量を推定または検出する入りNOx量取得手段と、
リッチスパイク実行中の前記下流側排気ガスセンサの出力に基づいて、当該リッチスパイクの開始前に前記NOx触媒に吸蔵されていた酸素の量とNOxの量との和を表す値であるトータル吸蔵量を算出するトータル吸蔵量算出手段と、
少なくとも二つのリッチスパイク実行条件の下で実行されたリッチスパイクについての、前記入りNOx量と前記トータル吸蔵量との関係に基づいて、前記トータル吸蔵量のうちの酸素吸蔵量を算出する酸素吸蔵量算出手段と、
を備え、
前記酸素吸蔵量算出手段は、前記入りNOx量が少なくとも二つの水準の下で実行されたリッチスパイクについての、前記入りNOx量と前記トータル吸蔵量との関係を外挿することにより、前記入りNOx量がゼロである場合の前記トータル吸蔵量に相当する値を算出し、その値を前記酸素吸蔵量とすることを特徴とする触媒劣化診断装置。 - 前記算出された酸素吸蔵量に基づいて、前記NOx触媒の酸素吸蔵能力を判定する酸素吸蔵能力診断手段を更に備えることを特徴とする請求項1記載の触媒劣化診断装置。
- 前記トータル吸蔵量から前記酸素吸蔵量を減算することにより、NOx吸蔵量を算出するNOx吸蔵量算出手段と、
前記算出されたNOx吸蔵量に基づいて、前記NOx触媒のNOx吸蔵能力を判定するNOx吸蔵能力診断手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1または2記載の触媒劣化診断装置。 - 前記リッチスパイク実行条件は、前記入りNOx量が所定値に達することを含み、
前記実行条件設定手段は、前記所定値を少なくとも二つの水準に設定することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の触媒劣化診断装置。 - 前記NOx触媒の上流側に配置された上流触媒と、
前記NOx触媒の上流側であって前記上流触媒の下流側に配置され、排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する上流側排気ガスセンサと、
リッチスパイク実行中の前記上流側排気ガスセンサの出力に基づいて、前記上流触媒の酸素吸蔵容量を算出する上流触媒酸素吸蔵容量算出手段と、
を更に備え、
前記トータル吸蔵量算出手段は、リッチスパイク実行中の前記上流側排気ガスセンサおよび前記下流側排気ガスセンサの出力に基づいて前記トータル吸蔵量を算出することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の触媒劣化診断装置。
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