JPH0227109A - 触媒の劣化検知装置 - Google Patents

触媒の劣化検知装置

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JPH0227109A
JPH0227109A JP63175462A JP17546288A JPH0227109A JP H0227109 A JPH0227109 A JP H0227109A JP 63175462 A JP63175462 A JP 63175462A JP 17546288 A JP17546288 A JP 17546288A JP H0227109 A JPH0227109 A JP H0227109A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、触媒の劣化検知装置に係り、詳しくは、内燃
機関の排出ガス浄化装置に適用することができ、特に、
触媒により浄化を行う触媒コンバータの触媒の劣化を検
知する装置に関する。
(従来の技術) 近年、公害規制の見地から内燃機関に対する有害な排出
ガスの低減への要求も高レベルになっている。触媒コン
バータにおいても触媒の劣化による浄化機能の低下を検
知する゛技術の向上が望まれる。
従来のこの種の排出ガスの温度検出装置としては、例え
ば特開昭56−88919号公報に記載のものがあり、
第7図のように示される。この装置では、三元触媒を有
する触媒コンバータ1内に温度センサー2を設け、矢印
で示すように排気管3を通して流れる排出ガスの温度が
所定温度以上になると、スイッチングモジュール4によ
り警報信号を発生して排気温度警告灯5を点灯させ、運
転者に知らせている。なお6はマフラーである。
これにより、運転者は触媒温度の異常を知ることができ
、その後、異常に対する処理を採ることになる。
(発明が解決しようとする課題) ■ しかしながら、このような従来の排出ガスの温度検出装
置にあっては、単に触媒近傍の排気温度を検出し、これ
が所定の温度以上のとき触媒が異常な温度であるという
警報を出力するに過ぎない構成となっていたため、この
異常な温度が直ちに触媒の劣化に結びつくのかあるいは
単なる一時的な温度上昇であるのかは区別ができず、触
媒の劣化を直接的に検知するには至っていない。したが
って、この点で触媒の劣化を直接的に検出する装置の開
発が望まれる。
(発明の目的) そこで本発明は、劣化した触媒は、その温度が低くなる
という事実に着目し、劣化の判定をする判定値を定め、
実際の触媒の温度をこの判定値と比較することにより、
触媒の劣化を直接的に検知できる触媒の劣化検知装置を
提供することを目的としている。
(課題を解決するための手段) 本発明による触媒の劣化検知装置は上記目的達成のため
、その基本概念図を第1図に示すように、触媒コンバー
タ内の触媒の温度を検出する触媒温度検出手段aと、エ
ンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段すと、運
転状態検出手段の出力に基づいて触媒の劣化判定値を設
定する判定値設定手段Cと、触媒温度検出手段aの出力
および判定値設定手段Cの出力に基づいて触媒の劣化を
判別する劣化判別手段dと、を備えている。
(作用) 本発明では、触媒温度検出手段により触媒の温度が検出
され、一方劣化した触媒の温度は低いという事実から劣
化判定値が運転状態に基づいて設定され、この判定値と
触媒の温度が比較されて、触媒の劣化か判別される。
したがって、直接的に触媒の劣化を検知することが可能
になる。
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第2〜5図は本発明に係る触媒の劣化検知装置の第1実
施例を示す図である。
まず、構成を説明する。第2図において、11は触媒コ
ンハークであり、触媒コンバータ11は排気管12の途
中に設置され、内部に三元触媒13と、温度センサー(
触媒温度検出手段)14とを収納している。なお、排出
ガスは図中矢印の方向に流れる。
二元触媒13としては、モノリス触媒が用いられており
、千ノリ・ス触媒にはハニカム形とステンレスウール形
があるが本実施例では、例えばアルミナのハニカム形が
採用されている。三元触媒13の周囲にはインシュレー
タ15が装着され、三元触媒13を保護している。
温度センサー14は、例えばクロメル・アルメル熱電対
から成り、熱電対の先端が三元触媒13の上流部中心付
近になるように触媒コンバータ11の外筒11aに固定
されている。温度センサー14は三元触媒13の温度を
検出し、検出信号を増幅器16を通して判別回路17に
出力する。判別回路17にはさらに運転状態を検出して
いる運転状態検出手段18からの信号が入力されており
、運転状態検出手段18は運転状態として吸入空気量(
エンジンの負荷に対応)、エンジン回転数、冷却水温、
空燃比等を検出し、検出信号を判別回路17に出力する
。判別回路17は判定値設定手段および劣化判別手段と
しての機能を有し、例えばマイクロコンピュータにより
構成される。判別回路17は内部メモリQこ格納されて
いるプログラムに従って、触媒の劣化判別に必要な処理
値を演算し三元触媒13が劣化していると判別したとき
、警報信号を警報灯19に出力する。警報灯19は警報
信号が入力されると、点灯して運転者に三元触媒13の
劣化を直接的に警告する。
次に、作用を説明する。
排出ガスは排気管12を通して触媒コンバータ11に供
給され、三元触媒13による酸化、還元反応により有害
ガスが低減された後排気管12を通して排出される。反
応にともなう熱量は触媒の温度として温度センサー14
により検出され、温度センサー14の出力信号と運転状
態検出手段18の出力信号は判別回路17に入力され触
媒の劣化判定値が設定されて、触媒の劣化が判別される
が、これは第3図に示すプログラムにより実行される。
第3図は三元触媒13の劣化判別を行うプログラムのフ
ローチャートであり、本プログラムは所定時間毎に一度
実行される。
まず、PlからP6までのステップでエンジンの運転状
態を判別し、劣化判別に適切な状態であるか否かを判別
する。すなわち、Plでエンジンの始動後便定時間以上
が経過したか否かを判別する。この判別は、例えばエン
ジンのイグニションキースイッチがONとなってからの
時間を判別回路17におけるマイクロコンピュータの有
するカウンターで計測することにより行う。始動後便定
時間以上が経過しているときはP2に進み、経過してい
ないときは今回のルーチンを終了する。P2では冷却水
の温度Twが所定の温度範囲内にあるか否かを判別する
。この温度範囲は、例えば80℃<Tw<lQQ℃であ
り、冷却水の温度がこの温度範囲内であればエンジンは
冷却時でなく、かつオーバーヒート状態でもないことに
なる。冷却水の温度Twが上記温度範囲内にあるときは
P3に進み、上記温度範囲内にないときは今回のルーチ
ンを終了する。P3では、空燃比がλコントロール中で
あるか否かを判別する。λコントロールとは、空燃比を
目標空燃比(例えばλ−1)にフィードハック制御して
いることをいう。したがって、λコントロール中であれ
ば空燃比は理論空燃比近くに収束し、安定している。λ
コントロール中であればP4に進み、λコントロール中
でないときは今回のルーチンを終了する。P4では定常
運転であるか否かを判別する。この判別はエンジンの回
転数および負荷等の運転条件が所定範囲内にあるか否か
で行う。定常運転であればP5に進み、定常運転になけ
れば今回のルーチンを終了する。P5では定常運転が所
定時間以上続いたか否かを判別する。この判別は、例え
ば定常運転状態に入ってからの時間を判別回路17のマ
イクロコンピュータの有するカウンターで計測すること
により行う。
定常運転が所定時間以上継続しているときはP6に進み
、所定時間以上継続していなければ今回のルーチンを終
了する。P6では劣化判別を行う運転領域であるか否か
を判別する。この運転領域は判別回路17におけるメモ
リに、例えば第4図に示すテーブルマツプの形で記憶さ
れており。上記判別はエンジンの回転数および負荷(ト
ルク)が上記第4図の判別領域内にあるか否かで行う。
判別領域内にあればP7で第4図のテーブルマツプから
そのときの触媒の劣化判定値T m p n gをルッ
クアンプし、判別領域内になければ今回のルーチンを終
了する。
ここで、触媒の劣化と触媒温度の関係を第5図に基づい
て説明する。第5図は排気の流れ方向に沿った触媒内部
の温度分布である。触媒が劣化していない場合は触媒入
口付近で反応が完了するので、実線で示すようにA点で
温度がピークになる。
触媒が劣化するに従って一点鎖線や二点鎖線で示すよう
に温度のピークが触媒出口のB点の方向にずれてくる。
したがって、A点の温度を測定することにより触媒の劣
化を判別することができる。
そこで本実施例では、運転条件に応じて触媒の劣化温度
を予め実験により求め、これを劣化判定値Tmpngと
して例えば第4図に示すテーブルマツプの形で判別回路
17におけるメモリに格納し、温度センサー14により
検出される実際の触媒温度を劣化判定値Tmpngと比
較することで、触媒の劣化を容易に判別可能としている
再び、第3図に示すプログラムに戻り、P8で実際の触
媒温度Tca tを劣化判定値Tmpngと比較し、T
ca t≧Tmpngのときは三元触媒13が劣化して
いないと判断してルーチンを終了し、Tca t < 
Tmpngのときは劣化していると判断してP、で警報
灯19を点灯して運転者に警告する。これにより、運転
者は三元触媒13の劣化を直接的に知ることができ、そ
の後の適切な処置、例えば整備工場で三元触媒13の交
換を直ちに行う等の対策を採ることができる。その結果
、三元触媒13の異常に伴う悪影響を最小限とすること
ができ、運転性の向上、公害防止に大きく寄与する。
次に、第6図は本発明の第2実施例を示す図であり、本
実施例は触媒内に温度センサーを2個設けた例である。
第6図において、一方の温度センサー21はそのセンサ
ーの先端が三元触媒13の上流部中心付近になるように
、他方の温度センサー22ばそのセンサーの先端が三元
触媒13の下流部中心付近になるように触媒コンバータ
11の外筒11aに固定されている。温度センサー21
.22の検出信号はそれぞれ増幅器23.24を通して
判別回路17に入力される。その他は第1実施例と同様
であり、同一番号が付されている。
本実施例では、触媒温度を2ケ所で測定し、その測定箇
所は第5図に示すA、Bの各点に対応している。この場
合、第1実施例で測定したA点の温度は触媒入口の排気
温度によって変化し、この排気温度はエンジンの特性の
ばらつき等によって差異が生ずるため、A点の温度のみ
では劣化の判定にばらつきが生じる可能性がある。これ
に対して、第2実施例では三元触媒130入口部の排気
温度の影響を排除する意味から2点で触媒温度を検出し
、その差に応じて劣化が判別される。したがって、第1
実施例に比べて触媒の劣化検知精度が向上するというメ
リットがある。
(効果) 本発明によれば、触媒の温度を検出し、その温度と運転
状態に基ついて設定する触媒の劣化判定値とに基づいて
触媒の劣化を判別しているので、触媒の劣化を直接的に
検知することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本概念図、第2〜5図は本発明に係
る触媒の劣化検知装置の第1実施例を示す図であり、第
2図はその全体構成図、第3図はその触媒の劣化を判別
するプログラムを示すフローチャート、第4図はその触
媒劣化判定の運転領域と劣化判定値との関係を示す図、
第5図はその触媒の劣化と触媒温度の関係を示す図、第
6図は本発明に係る触媒の劣化検知装置の第2実施例を
示すその全体構成図、第7図は従来の排出ガスの温度検
出装置を示すその全体構成図である。 11・・・・・・触媒コンバータ、 13・・・・・・三元触媒、 14.21.22・・・−・・温度センサー(触媒温度
検出手段)、 17・・・・・・判別回路(判定値設定手段、劣化判別
手段)、 冊 18・・・・・・運転状態検出手段、 19・・・・・・警報灯。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 a)触媒コンバータ内の触媒の温度を検出する触媒温度
    検出手段と、 b)エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
    、 c)運転状態検出手段の出力に基づいて触媒の劣化判定
    値を設定する判定値設定手段と、d)触媒温度検出手段
    の出力および判定値設定手段の出力に基づいて触媒の劣
    化を判別する劣化判別手段と、 を備えたことを特徴とする触媒の劣化検知装置。
JP63175462A 1988-07-13 1988-07-13 触媒の劣化検知装置 Expired - Lifetime JP2557477B2 (ja)

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