JPH0674926A - 触媒の浄化率検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒の浄化率が低下した場合でも、触媒の浄
化率を検出することのできる触媒の浄化率検出装置の提
供。 【構成】 三元触媒３の下流の下流センサ１０は、チタ
ニア酸素センサを用いたもので、チタニア層およびオー
バーコート層へのＲｈの添加量を増大させたり、Ｒｈの
添加量を増大させるとともに、オーバーコートの気孔径
を小さく設けることにより、排気ガス中の酸素濃度がリ
ッチからリーンへ、あるいはリーンからリッチへ変化し
た際の出力電圧の応答速度が遅く設けられる。これによ
り、三元触媒３の浄化率が低下して空燃比が変動して
も、下流センサ１０の出力変化は空燃比変化に素早く追
従せず、空燃比の変動幅に応じた出力変動を生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気ガスを
浄化する触媒の浄化率を検出する装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの空燃比制御は、触媒の上流に
設けられた空燃比センサ（空燃比制御用センサ）が、燃
料過剰（リッチ）を検出する際は、空気過剰（リーン）
となるように空燃比を制御し、逆に空燃比センサが空気
過剰を検出すると、燃料過剰となるように空燃比を制御
する。これによって、エンジンの空燃比は、理論空燃比
λ＝１を中心に、速い周期でリッチとリーンとを繰り返
す。そして、触媒では、リッチとリーンとを繰り返す排
気ガスを浄化し、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等の有害成分を減
少させて排出する。触媒は、熱や排気ガス中の成分等に
よって浄化率が低下する。このため、この触媒の劣化を
検出する試みがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この試みは、触媒の上
流の空燃比センサ（上流センサ）と同様の空燃比センサ
を触媒の下流にも設け、下流の空燃比センサ（下流セン
サ）の出力の変動幅から触媒の浄化率の変化が確認でき
るか否かを確認したものである。この試みで、空燃比セ
ンサにチタニア空燃比センサを用いた場合、図１２の破
線Ｄに示すように、触媒の浄化率が大変高い場合（浄化
率７０％以上）であれば、浄化率検出用空燃比センサの
出力幅によって触媒の浄化率を検出することができる
が、触媒の浄化率が少し低下した場合（浄化率７０％未
満）では、触媒の下流の酸素濃度の変動に出力が素早く
追従して変動幅が最大となり、浄化率を検出することが
できなかった。つまり、従来用いられている空燃比セン
サでは、触媒の浄化率が７０％以下に低下した場合、触
媒の浄化率を検出することができなかった。

【０００４】

【発明の目的】そこで、本発明は、触媒の浄化率が７０
％以下に低下した場合であっても、触媒の浄化率を検出
することのできる触媒の浄化率検出装置の提供を目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の触媒の浄化率検
出装置は、次の技術的手段を採用した。触媒の浄化率検
出装置は、排気ガスの浄化を行う触媒の上流に設けられ
て、前記触媒による浄化前の空燃比を検出する上流セン
サと、前記触媒の下流に設けられて、前記触媒による浄
化後の空燃比を検出する下流センサと、前記上流センサ
によって排気ガスの空燃比を所定範囲内に制御させた時
の前記下流センサの出力値の変動幅から前記触媒の浄化
率を検出する検出手段とを備える。そして、前記下流セ
ンサは、出力の応答時間を所定程度に遅らせて設けられ
ている。

【０００６】

【発明の作用】下流センサの応答時間が遅らせて設けら
れたことにより、触媒の浄化率が低下して、触媒の下流
の空燃比が変動しても、下流センサの出力変化は空燃比
変化に素早く追従せず、触媒の下流における空燃比の変
動幅の増大に応じて、下流センサの出力の変動幅が大き
くなる。

【０００７】

【発明の効果】本発明の浄化率検出装置は、上記の作用
で示したように、触媒の下流の空燃比の変動幅の増大に
応じて、下流センサの出力の変動幅が大きくなるため、
触媒の浄化率を、従来に比較して低い浄化率まで検出す
ることができる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の触媒の浄化率検出装置を、図
に示す一実施例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図１ないし図１４は本発明の実施例を
示すもので、図１は触媒の下流センサを用いた触媒の浄
化率検出装置の概略図を示す。エンジン１の排気ガス通
路２には、排気ガスを浄化する三元触媒３が配置されて
いる。この三元触媒３は、Ｐｔ、Ｒｈなどの酸化、還元
触媒を担持した周知のもので、その構造もハニカムなど
のモノリス型、もしくはペレット形、円筒形、球形など
の粒子型を使用した周知のものである。また、本実施例
では、三元触媒３の周囲に触媒加熱用の電気ヒータ４を
備える。この電気ヒータ４は、三元触媒３の浄化率を任
意に調節するために実験用として設けられたもので、使
用した三元触媒３自体は、１２万ｋｍ走行相当に劣化し
たものを使用した。なお、図１中の符号５は、三元触媒
３の温度を検出する温度センサで、後述する実験時に、
三元触媒３の温度を検出し、予め求めておいた触媒浄化
率対温度の関係を用いて温度から三元触媒３の浄化率を
求めるためのものである。

【０００９】この三元触媒３は、理論空燃比でエンジン
１の燃焼が行われる際に、最大の排気浄化を行うことが
できる。このため、エンジン１には、空燃比を理論空燃
比に制御するための制御装置６が設けられている。エン
ジン１に供給される燃料の噴射量は、周知のように、ア
クセル開度などの車両運転状態に応じて決定される。そ
して、制御装置６は、エンジン１に燃料を噴射する燃料
噴射手段７を制御することによって、エンジン１の出力
制御および空燃比制御を行うもので、加速時や、登坂走
行時、暖気運転時に空燃比をリッチ制御し、エンジンブ
レーキを使用する際に空燃比をリーン制御し、車両の安
定走行時に空燃比を理論空燃比（λ＝１）に制御する。
エンジン１の空燃比を検出する手段として、三元触媒３
の上流の排気ガス通路２に、三元触媒３で排気浄化され
る前の排気ガスの酸素濃度を検出する上流センサ８を備
える。この上流センサ８は、排気ガス中の酸素濃度を検
出する周知の構造の空燃比センサで、排気ガスの酸素濃
度の変化に応じて素早く出力が変化する。例えば、排気
ガス中がリッチであれば、約１Ｖの出力を発生し、逆に
リーンであれば、約０Ｖの出力を発生する。そして、制
御装置６は、上流センサ８の出力が所定の判定値よりも
高い（リッチ）と、燃料噴射量を絞って空燃比をリーン
に移行させ、逆に上流センサ８の出力が所定の判定値よ
りも低い（リーン）と、燃料噴射量を増やして空燃比を
リッチに移行させる。この制御装置６の空燃比制御によ
り、安定走行時には、エンジン１の空燃比が、リッチと
リーンとを速い周期（例えば０．８〜２Ｈｚほど）で繰
り返し、平均空燃比が理論空燃比に制御される。

【００１０】本実施例には、三元触媒３の浄化率を検出
して、三元触媒３の交換時期を０Ｋモニターなどの表示
手段９によって乗員に知らせる浄化率検出手段９ａが設
けられている。三元触媒３の浄化率を検出するために、
三元触媒３の下流の排気ガス通路２には、三元触媒３を
通過した排気ガス中の酸素濃度を検出する下流センサ１
０を備える。そして，この浄化率検出手段９ａは、下流
センサ１０の出力値の変動幅から三元触媒３の浄化率を
検出し、その浄化率が所定浄化率以下に低下した際、そ
の旨を表示手段９に表示する。下流センサ１０は、チタ
ニア酸素センサやジルコニア酸素センサを用いた空燃比
センサで、三元触媒３の上流に設けられる上流センサ８
に比較して、排気ガス中の酸素濃度が変化してから、出
力が変化するまでの応答時間が、所定程度（例えば上流
センサ８の応答速度の１．３倍以上）遅らせて設けられ
ている。

【００１１】上流センサ８および下流センサ１０の応答
時間の測定方法を、図２に示す測定装置１１と図３に示
すグラフを用いて説明する。排気ガスがリッチ状態で、
時間ｔ1 で空燃比をリーンに反転させ、上流センサ８ま
たは下流センサ１０の出力電圧の１Ｖが、変化幅の中心
値である０．５Ｖに達するまでの応答時間をＴｒｓと
し、排気ガスがリーン状態で、時間ｔ2 で空燃比をリッ
チに反転させた場合、上流センサ８または下流センサ１
０の出力電圧の０Ｖが、変化幅の中心値である０．５Ｖ
に達するまでの応答時間をＴｌｓとする。なお、本実施
例に示す反応時間は、流入ガス量を変化させた時間か
ら、排気ガスが上流センサ８または下流センサ１０に到
達するまでのガスの置換時間を差し引いている。なお、
測定装置１１は、空燃比を切り替えるために実験的に用
いたもので、メインガス通路１２とメインエアー通路１
３から送られる調節されたプロパンガスと燃焼用空気と
で理論空燃比の燃焼を行い、その排気ガスを上流センサ
８または下流センサ１０へ導く。この時、排気ガスの温
度は３５０℃、上流センサ８または下流センサ１０の温
度はセンサ内のヒータによって６５０℃に設定した。そ
して、バイパスエアー通路１４とバイパスガス通路１５
とから供給される過剰空気と過剰ガスとを交互に切り替
えて供給することで、排気ガスの空燃比がリッチ（λ＝
０．９）とリーン（λ＝１．１）とに交互に切り替えら
れる。そして、排気ガス通路２に取り付けられた上流セ
ンサ８または下流センサ１０の出力電圧の変化状態を測
定するようにしたものである。

【００１２】次に、上流センサ８および下流センサ１０
の構造の一例を説明する。上流センサ８および下流セン
サ１０は、構造は基本的に同じで、図１５の部分破断さ
れた空燃比センサに示されるように、アルミナを主成分
とした２枚のセラミック基板１０１、１０２を接合一体
化したものである。一方のセラミック基板１０１上に
は、３本の白金リード線１０３、１０４、１０５に接続
される３つの端子１０６、１０７、１０８、この端子に
それぞれ接続される２つの検出用電極１０９、１１０、
ヒータ用パターン１１１が形成されている。そして、こ
の一方のセラミック基板１０１のパターンが配された面
に、窓部１１２を有する他方のセラミック基板１０２が
積層一体化され、窓部１１２内には、ＴｉＯを主成分と
する感ガス層１１３が形成されている。なお、この感ガ
ス層１１３と一方のセラミック基板１０１との間には、
感ガス層１１３の剥離を防ぐ球形造粒粒子が介在してい
る。また、感ガス層１１３には、Ｐｔ、Ｒｈなどの貴金
属触媒が含有されている。さらに、この感ガス層１１３
の外表面には、例えばアルミナによるオーバーコート層
１１４が形成されている。

【００１３】下流センサ１０の応答時間を遅らせる方法
として、例えば次の方法が考えられる。 ａ）下流センサ１０の排気ガスに反応する感ガス層１１
３、またはこの感ガス層１１３を保護するオーバーコー
ト層１１４、あるいはその両方に、Ｒｈ、Ｐｔ等の酸
化、還元触媒、あるいはＣｅＯ₂ 等の酸素吸蔵物質を添
加することで、応答時間を遅らせる。図４および図５
に、チタニアによる感ガス層１１３とオーバーコート層
１１４の厚みを４００μｍ（感ガス層２００μｍ、オー
バーコート層２００μｍ）に統一したチタニア酸素セン
サの感ガス層１１３とオーバーコート層１１４の両方に
Ｒｈを一様に添加した場合における、感ガス層１１３に
おける添加量と応答時間の遅れの関係を示す。なお、図
４の反応時間は、リッチ状態からリーンへ反転させた際
の下流センサ１０の出力電圧の１Ｖが、変化幅の中心値
である０．５Ｖに達するまでの時間Ｔｒｓを示し、図５
の反応時間は、リーン状態からリッチへ反転させた際の
下流センサ１０の出力電圧の０Ｖが、変化幅の中心値で
ある０．５Ｖに達するまでの時間Ｔｌｓを示す。 ｂ）下流センサ１０の感ガス層１１３、またはオーバー
コート層１１４、あるいはその両方を、厚く設けること
で、応答時間を遅らせる。図６および図７に、感ガス層
１１３とオーバーコート層１１４の両方にＲｈを一様に
添加し、その際、感ガス層１１３における添加量が５．
０ｍｏｌ％で厚みを感ガス層１１３とオーバーコート層
１１４とで同様に増加した場合における、厚みの増加量
と応答時間の遅れの関係を示す。なお、図６の反応時間
は、リッチ状態からリーンへ反転させた際の下流センサ
１０の出力電圧の１Ｖが、変化幅の中心値である０．５
Ｖに達するまでの時間Ｔｒｓを示し、図７の反応時間
は、リーン状態からリッチへ反転させた際の下流センサ
１０の出力電圧の０Ｖが、変化幅の中心値である０．５
Ｖに達するまでの時間Ｔｌｓを示す。 ｃ）下流センサ１０の感ガス層１１３、またはオーバー
コート層１１４、あるいはその両方の、平均気孔径を小
さく設けることにより、応答時間を遅らせる。図８およ
び図９に、感ガス層１１３とオーバーコート層１１４の
両方にＲｈを一様に添加し、その際、感ガス層１１３に
おける添加量が４．０ｍｏｌ％で、かつ感ガス層１１３
とオーバーコート層１１４との厚みがそれぞれ２００μ
ｍでオーバーコート層１１４の平均気孔径を小さくした
場合における、平均気孔径と応答時間の遅れの関係を示
す。なお、図８の反応時間は、リッチ状態からリーンへ
反転させた際の下流センサ１０の出力電圧の１Ｖが、変
化幅の中心値である０．５Ｖに達するまでの時間Ｔｒｓ
を示し、図９の反応時間は、リーン状態からリッチへ反
転させた際の下流センサ１０の出力電圧の０Ｖが、変化
幅の中心値である０．５Ｖに達するまでの時間Ｔｌｓを
示す。 ｄ）下流センサ１０の検出部を覆う保護カバーにおけ
る、検出部と排気ガスとを連通する開口部の開口率を小
さく設けることにより、応答時間を遅らせる。 ｅ）下流センサ１０の保護カバーにおける、検出部と排
気ガスとを連通する開口部との距離を長くすることによ
り、応答時間を遅らせる。図１０および図１１に、保護
カバーの開口部と検出部との距離と、応答時間の遅れと
の関係を示す。なお、図１０の反応時間は、リッチ状態
からリーンへ反転させた際の下流センサ１０の出力電圧
の１Ｖが、変化幅の中心値である０．５Ｖに達するまで
の時間Ｔｒｓを示し、図１１の反応時間は、リーン状態
からリッチへ反転させた際の下流センサ１０の出力電圧
の０Ｖが、変化幅の中心値である０．５Ｖに達するまで
の時間Ｔｌｓを示す。 ｆ）下流センサ１０の保護カバーにおける、素子部を内
包する容積を大きく設けることにより、応答時間を遅ら
せる。上記、ａ）〜ｆ）を２つ以上組み合わせると、さ
らに応答性を遅くすることができる。

【００１４】〔実験例〕次に、応答時間を遅らせた第
１、第２、第３実施例品と、従来品と比較した実験を用
いて、本発明の効果を説明する。なお、実験には、図２
の測定装置１１を用いて行った。

【００１５】この実験に用いられる第１、第２、第３実
施例品および従来品の製造工程を簡単に説明する。ま
ず、従来品の製造工程を図１６から図２０を用いて説明
する。 １）アルミナ９２ｗ％、マグネシア３ｗ％、焼結助剤
（シリカ、カルシア等）５ｗ％をポットミルにて２０時
間混合する。この混合物に有機バインダーとしてポリビ
ニルプチラール１２ｗ％、フタル酸ジブチル４ｗ％を添
加し、溶剤としてメチルエチルケトン、トルエン等を加
える。そして、ドクターブレート法によりセラミック基
板用のグリーンシートを形成する。なお、一方のグリー
ンシートの形状は、４７．８×４．０×０．８（ｍ
ｍ）、他方のグリーンシートの形状は、４７．８×４．
０×０．２６（ｍｍ）である。そして、他方のグリーン
シートには、窓部１１２を形成するための３．０５×
２．０（ｍｍ）の開口が形成される。 ２）白金黒とスポンジ状白金とを２：１の比率に調合
し、他に上記１）で用いたグリーンシートの材料混合物
を１０ｗ％添加し、ブチルカルビトール、トルエンなど
の溶剤を加えて、電極用ペーストを作成する。 ３）上記２）の電極用ペーストを用い厚膜印刷により、
一方のグリーンシートの表面に電極パターンを形成する
（図１６参照）。 ４）次に、印刷された電極パターンの３つの端子１０
６、１０７、１０８に、直径０．２ｍｍの白金リード線
１０３、１０４、１０５をそれぞれ接続する（図１７参
照）。 ５）次いで、一方のグリーンシートの電極パターンが印
刷された側の面に、他方のグリーンシートを積層して熱
圧着し、積層体を形成する。このとき、他方のグリーン
シートの窓部１１２内には、２つの検出用電極１０９、
１１０の端が露出する（図１８参照）。この窓部１１２
内に、１）で調整したグリーンシートと同一の材料から
なる８０〜１５０メッシュの球形造粒粒子（２次粒子）
を分散付着させ、上記積層体を１５００℃で大気とほぼ
同一雰囲気中にて２時間焼結し、２つのセラミック基板
１０１、１０２を一体化する。 ６）次に、窓部１１２内に、ＴｉＯ2 を主成分とする感
ガス性の金属酸化物を充填する。この金属酸化物は、ま
ずＴｉＯ2 ペーストを調整する。すなわち、大気中で１
２００℃で１時間仮焼きした平均粒径１．２μｍのＴｉ
Ｏ2 粉末１００重量部に対して、バインダーとして３ｗ
％のエチルセルロースを２重量部だけ添加し、これらを
プチカルピトール（２−（２−プトキシエトキシ）エタ
ノールの商品名）中で混合し、３００ポイズの粘度にし
てＴｉＯ2 ペーストを調整する。そして、このＴｉＯ2
ペーストを窓部１１２内の検出用電極１０９、１１０上
に、約２００μｍの厚さに塗布して、その後大気中１２
００℃で２時間焼結し、感ガス層１１３を形成する（図
１９参照）。 ７）次に、感ガス層１１３に触媒を担持する。これは、
Ｐｔ：Ｒｈ＝１０：１に調整された塩化白金酸と塩化ロ
ジウム酸の混合水溶液（総触媒量２２０ｇ／ｌ）を１．
８μｌ感ガス層１１３に滴下して、大気中６００℃にて
１時間加熱分解し、触媒を感ガス層１１３に均一に分散
担持させる。 ８）次に、感ガス層１１３の上に、オーバーコート層１
１４のための平均粒径３μｍのＡｌ2 Ｏ3 からなるペー
ストを約２００μｍの厚さに塗布した後、大気中１２０
０℃で１時間焼成する。以上の工程によって、従来品が
形成される（図２０参照）。なお、従来品は、感ガス層
１１３のＲｈの添加量が０．５ｍｏｌ％、オーバーコー
ト層１１４の気孔径が約３．０μｍのものを用いた。

【００１６】第１実施例品は、オーバーコート層１１４
の気孔径を０．２μｍ（アルミナ粒径約１μｍ）とし、
上記工程７）、８）を従来品と同様に実施した後、さら
にオーバーコート層１１４の上から塩化ロジウム水溶液
を滴下し、Ｈ2 炉中にて１５０℃で２時間処理した後、
６００℃大気中にて１時間加熱を行った。これにより、
得られた感ガス層１１３のＲｈは、１．５ｍｏｌ％であ
った。第２実施例品は、オーバーコート層１１４の気孔
径を１．０μｍ（アルミナ粒径約１．５μｍ）とし、塩
化ロジウム水溶液の濃度を濃くして感ガス層１１３のＲ
ｈを４．０ｍｏｌ％とした他は第１実施例品と同様に作
成した。第３実施例品は、オーバーコート層１１４の厚
みを３００μｍとし、感ガス層１１３のＲｈを４．０ｍ
ｏｌ％とした他は第１実施例品と同様に作成した。な
お、第１、第２、第３実施例品は、オーバーコート層１
１４にもＲｈが含有されている。上記従来品、および第
１、第２、第３実施例品の違いを次の表１に示す。

【表１】

【００１７】次に、実験結果を示す。第１実施例品の応
答時間は、リッチ状態からリーンへ反転させた際、出力
電圧の１Ｖが、変化幅の中心値である０．５Ｖに達する
までの時間Ｔｒｓが５２０ｍｓで、リーン状態からリッ
チへ反転させた際、出力電圧の０Ｖが、変化幅の中心値
である０．５Ｖに達するまでの時間Ｔｌｓが２６０ｍｓ
である。第２実施例品の応答時間は、リッチ状態からリ
ーンへ反転させた際、出力電圧の１Ｖが、変化幅の中心
値である０．５Ｖに達するまでの時間Ｔｒｓが６５０ｍ
ｓで、リーン状態からリッチへ反転させた際、出力電圧
の０Ｖが、変化幅の中心値である０．５Ｖに達するまで
の時間Ｔｌｓが３５０ｍｓである。第３実施例品の応答
時間は、リッチ状態からリーンへ反転させた際、出力電
圧の１Ｖが、変化幅の中心値である０．５Ｖに達するま
での時間Ｔｒｓが１０００ｍｓで、リーン状態からリッ
チへ反転させた際、出力電圧の０Ｖが、変化幅の中心値
である０．５Ｖに達するまでの時間Ｔｌｓが４７０ｍｓ
である。また、従来品の応答時間は、リッチ状態からリ
ーンへ反転させた際、出力電圧の１Ｖが、変化幅の中心
値である０．５Ｖに達するまでの時間Ｔｒｓが４００ｍ
ｓで、リーン状態からリッチへ反転させた際、出力電圧
の０Ｖが、変化幅の中心値である０．５Ｖに達するまで
の時間Ｔｌｓが２００ｍｓである。

【００１８】図１２に、上記第１実施例品（実線Ａ参
照）、第２実施例品（実線Ｂ参照）、第３実施例品（実
線Ｃ参照）、従来品（破線Ｄ参照）における三元触媒３
の平均浄化率と、出力電圧の出力変動幅との関係を示
す。この実験では、電気ヒータ４によって、三元触媒３
の温度を変化させることによって、三元触媒３の平均浄
化率を２０〜９０％の範囲で変化させ、その時の酸素セ
ンサの出力変動値を測定したものである。このグラフに
示されるように、従来品は、浄化率が７０％以下に低下
すると、一律的に出力電圧の出力変動幅が最大となり、
結果的に浄化率７０％以下を検出することができなかっ
た。しかるに、応答時間を遅らせた第１実施例品では出
力変動幅が最大となる浄化率５０％まで検出することが
でき、第２実施例品では浄化率２０％近くまで検出する
ことができ、第３実施例品では浄化率が０％まで検出す
ることができる。なお、図１３は、三元触媒３の平均浄
化率が９０％の時における、リッチ状態からリーンへ反
転させた際、出力電圧の１Ｖが、変化幅の中心値である
０．５Ｖに達するまでの時間Ｔｒｓと、下流センサ１０
の出力変動幅との関係を示したグラフである。また、図
１４は、三元触媒３の平均浄化率が９０％の時におけ
る、リーン状態からリッチへ反転させた際、出力電圧の
０Ｖが、変化幅の中心値である０．５Ｖに達するまでの
時間Ｔｌｓと、下流センサ１０の出力変動幅との関係を
示したグラフである。

【００１９】〔実施例の効果〕本実施例では、上記に示
したように、下流センサ１０の応答時間を遅らせること
により、三元触媒３の下流の空燃比幅の増大に比例し
て、下流センサ１０の出力変動幅が大きくなる。このた
め、三元触媒３の浄化率を、従来１００〜７０％の範囲
までしか検出することができなかったが、本発明によっ
て、７０％よりも低い浄化率までも検出することができ
る。

【００２０】〔変形例〕上記の実施例に開示した数値や
材質等は、実施例の理解を容易にするための一例であっ
て、本発明が実施例に記載された数値や材質等に限定さ
れるものではなく、例えばジルコニア固体電解質型空燃
比センサ、限界電流型空燃比センサ、ポンピング電流型
空燃比センサなど各種の空燃比センサにも適用できる。
また、本実施例では、触媒の下流の空燃比センサの出力
変動によって、触媒の浄化率を検出した例を示したが、
触媒上流の空燃比センサとの比較によって触媒の浄化率
を検出しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】触媒の浄化率検出装置の概略図である。

【図２】空燃比センサの応答時間を測定する測定装置の
概略図である。

【図３】空燃比センサの応答時間を表すグラフである。

【図４】Ｒｈ含有量と応答時間（Ｔｒｓ）との関係を示
すグラフである。

【図５】Ｒｈ含有量と応答時間（Ｔｌｓ）との関係を示
すグラフである。

【図６】素子厚みと出力低下速度との関係を示すグラフ
である。

【図７】素子厚みと出力上昇速度との関係を示すグラフ
である。

【図８】気孔径と出力低下速度との関係を示すグラフで
ある。

【図９】気孔径と出力上昇速度との関係を示すグラフで
ある。

【図１０】保護カバーの形状と出力低下速度との関係を
示すグラフである。

【図１１】保護カバーの形状と出力上昇速度との関係を
示すグラフである。

【図１２】浄化率とセンサ出力の変動値との関係を示す
グラフである。

【図１３】出力の低下速度とセンサ出力の変動値との関
係を示すグラフである。

【図１４】出力の上昇速度とセンサ出力の変動値との関
係を示すグラフである。

【図１５】空燃比センサの部分破断の斜視図である。

【図１６】グリーンシートの平面図である。

【図１７】グリーンシートの平面図である。

【図１８】セラミック積層板の平面図である。

【図１９】セラミック積層板の断面図である。

【図２０】セラミック積層板の断面図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 排気ガス通路 ３ 三元触媒 ６ 制御装置（検出手段） ８ 上流センサ １０ 下流センサ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年８月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】本実施例には、三元触媒３の浄化率を検出
して、三元触媒３の交換時期をＯＫモニターなどの表示
手段９によって乗員に知らせる浄化率検出手段１１が設
けられている。三元触媒３の浄化率を検出するために、
三元触媒３の下流の排気ガス通路２には、三元触媒３を
通過した排気ガス中の酸素濃度を検出する下流センサ１
０を備える。そして、この浄化率検出手段１１は、下流
センサ１０の出力値の変動幅から三元触媒３の浄化率を
検出し、その浄化率が所定浄化率以下に低下した際、そ
の旨を表示手段９に表示する。下流センサ１０は、チタ
ニア酸素センサやジルコニア酸素センサを用いた空燃比
センサで、三元触媒３の上流に設けられる上流センサ８
に比較して、排気ガス中の酸素濃度が変化してから、出
力が変化するまでの応答時間が、所定程度（例えば上流
センサ８の応答速度の１．３倍以上）遅らせて設けられ
ている。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】本実施例には、三元触媒３の浄化率を検出
して、三元触媒３の交換時期をＯＫモニターなどの表示
手段９によって乗員に知らせる浄化率検出手段９ａが設
けられている。三元触媒３の浄化率を検出するために、
三元触媒３の下流の排気ガス通路２には、三元触媒３を
通過した排気ガス中の酸素濃度を検出する下流センサ１
０を備える。そして、この浄化率検出手段９ａは、下流
センサ１０の出力値の変動幅から三元触媒３の浄化率を
検出し、その浄化率が所定浄化率以下に低下した際、そ
の旨を表示手段９に表示する。下流センサ１０は、チタ
ニア酸素センサやジルコニア酸素センサを用いた空燃比
センサで、三元触媒３の上流に設けられる上流センサ８
に比較して、排気ガス中の酸素濃度が変化してから、出
力が変化するまでの応答時間が、所定程度（例えば上流
センサ８の応答速度の１．３倍以上）遅らせて設けられ
ている。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｇ 7536−3Ｇ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガスの浄化を行う触媒の上流に設け
   られて、前記触媒による浄化前の空燃比を検出する上流
   センサと、 前記触媒の下流に設けられて、前記触媒による浄化後の
   空燃比を検出する下流センサと、 前記上流センサによって排気ガスの空燃比を所定範囲内
   に制御させた時の前記下流センサの出力値の変動幅から
   前記触媒の浄化率を検出する検出手段とを備えた触媒の
   浄化率検出装置において、 前記下流センサは、出力の応答時間が所定程度に遅らせ
   て設けられたことを特徴とする触媒の浄化率検出装置。
2. 【請求項２】 排気ガスを燃料希薄域から燃料過濃域へ
   変化させた際、前記下流センサの出力値が出力の変化幅
   の中心値に達するまでの時間（Ｔls）は、前記上流セン
   サの出力値が出力の変化幅の中心値に達するまでの時間
   （Ｔls）の１．３倍である、請求項１の触媒の浄化率検
   出装置。
3. 【請求項３】 前記触媒の浄化率が９０％の時、前記下
   流センサの出力変動幅が、最大出力変動幅の３０％以内
   である、請求項１または請求項２の触媒の浄化率検出装
   置。