JP5800298B2 - 広域走行下における触媒劣化診断方法 - Google Patents
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Description
機会の少ない我が国の交通事情において、触媒診断の実行率を上げるという観点から、このような診断条件は適していないという問題がある。
内燃機関の排気通路における前記触媒の上流側と下流側に備えられた排気ガス中の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度検出手段と下流側酸素濃度検出手段を用いることにより、コストの高騰を伴うことなく、中低速での加減速運転の多い一般道路走行を含めた広域走行下における走行時において、触媒の劣化状態の診断を可能にする触媒劣化診断方法を提供することを課題とする。
容積)を算出する。ここから、診断領域の平均空間速度を算出する。そこから、間接的に走行状態(触媒の状態)を判定することも可能であり、特に診断時走行状態の判定手段を限定することを要しない。
上記計算式によって求められたブースト信号の変化率から、酸素センサ信号安定領域の選定を行う。選定条件として、例えば、ブースト信号の変化率を5%以内等に設定して選定する。
IDX=(σF−σR)/σF …………… Eq.(1)
し、値が大きいほど酸素濃度変動値の標準的な散らばり具合が大きくなり、酸素濃度変動が大きいことを示す。新品触媒(図2(a)(1))は下流側に変動がほとんど表れないためσR≒0になり、指標値IDX=1を示す。劣化が進行する(図2(a)(2))とOSCが
低下するため触媒前後の酸素濃度の変動が同程度となり、(σF−σR)≒0より指標値IDX≒0を示す。即ち、IDXが1に近いほど新品状態に近いことを、IDXが0に近いほどより劣化が進行した状態であることを示す。
本実施例に用いた車両の主要諸元を図3に示す.劣化触媒は950℃の熱負荷を電気炉で一定時間与えることにより製作した.欧州OBD規制ではCNGトラックが対象となっていること、また世界規模で導入台数の増加が予想されることから、試験車両はCNGトラックとした.触媒診断の評価試験は、日本国内向けCNGトラックを用い、一般路上走行に近くなるように、JE05試験モードを、シャシダイナモメータ台上で運転して実施した。
供試触媒の熱劣化履歴とJE05エミッションの関係について以下に示す。日本のOBD規制ではNMHC(非メタン炭化水素)で故障の閾値を規定しているが、本実施例では、燃料に天然ガスを用いることから、天然ガスの主成分のメタンを除外するNMHCでの評価は適切ではないと考え、THC(全炭化水素)で評価を行った。新品触媒の排出量を基準値1とする排出割合によってTHCおよびNOxの排気特性を比較した結果を図4に示す。THCは新品から熱劣化30時間までは急激な増加傾向を示し、その後は横ばい状態となった。また、NOxは熱劣化30時間まで排出量の増加はなく、その後は徐々に増加した。熱劣化300時間では、新品と比較してTHCは約35倍、NOxは約2.5倍の排出量となった。
図5はJE05モード走行で触媒診断を実施した結果を示している。劣化指標値IDXの算出では、燃料カット制御時など診断が不可能な運転条件のときはIDXを破棄する処理を施している。新品触媒(図5(a))の結果では、触媒後の酸素センサ信号に変化は少ない。これによってIDXは1.0に近い値を示した。また、この傾向は定常運転域だけでなく、加速域などの過渡運転条件においても同様の傾向を示している。次に、熱劣化30時間触媒の結果(図5(b))からは、触媒後の酸素センサ信号の変動が大きく、IDXは低い値を示した。図6に、各劣化触媒の排気特性と指標値IDXの関係を示す。THCおよびNOx排出と劣化指標値IDXとの間には相関が認められ、THCおよびNOxの排出量の増加に伴ってIDXは低下傾向を示すことが確認された。この結果は、IDXに故障の目安となるある閾値を設定することにより、その値を下回った場合を故障として検知可能であることを示す。以上の結果から、本発明の触媒劣化診断方法は、触媒劣化診断に適用できることが検証された。
動量を、予め測定した自動車排気中の酸素濃度と空燃比センサによる空燃比の関係を用いて、空燃比センサにより検知してもよい。
Claims (3)
- 内燃機関の排気通路に排気ガスを浄化する触媒を設け、前記触媒の上流(前)側と下流(後)側に排気ガス中の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度検出手段と下流側酸素濃度検出手段をそれぞれ備え、前記内燃機関における様々な走行状態の中で、少なくとも前記触媒の触媒層反応雰囲気が空燃比リッチ状態であると判定したときに、前記上流側酸素濃度検出手段と前記下流側酸素濃度検出手段からそれぞれ出力される上流側酸素濃度信号と下流側酸素濃度信号とを基にして、前記排気通路における触媒の上流側と下流側における酸素濃度変動値の標準的な散らばり具合を示す上流側標準偏差と下流側標準偏差を算出するとともに、次の関係式(1)により求めた触媒劣化指標値(IDX)と触媒劣化指標値に設けた故障の目安となる閾値とを比較することにより前記触媒の劣化を診断することを特徴とする広域走行下における触媒劣化診断方法。
- 内燃機関の排気通路に排気ガスを浄化する触媒を設け、前記触媒の上流(前)側と下流(後)側に排気ガス中の酸素濃度を検出する少なくとも一方が空燃比センサである上流側酸素濃度検出手段と下流側酸素濃度検出手段をそれぞれ備え、前記内燃機関における様々な走行状態の中で、少なくとも前記触媒の触媒層反応雰囲気が空燃比リッチ状態であると判定したときに、予め測定した自動車排気中の酸素濃度と前記空燃比センサによる空燃比の関係を用いて、前記空燃比センサにより検知する空燃比を基にして、前記排気通路における触媒の上流側と下流側における酸素濃度変動値の標準的な散らばり具合を示す上流側標準偏差と下流側標準偏差を算出するとともに、次の関係式(1)により求めた触媒劣化指標値(IDX)と触媒劣化指標値に設けた故障の目安となる閾値とを比較することにより前記触媒の劣化を診断することを特徴とする広域走行下における触媒劣化診断方法。
- 前記排気ガスを浄化する触媒が三元触媒であって、触媒診断領域の判定として、前記検出した下流側の酸素濃度出力が基準電圧以上である場合に、前記触媒層反応雰囲気が空燃比リッチ状態であると判定することを特徴とする請求項1または2に記載の広域走行下における触媒劣化診断方法。
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