JPH07158423A - 触媒診断システム及び触媒診断方法 - Google Patents

触媒診断システム及び触媒診断方法

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JPH07158423A
JPH07158423A JP5304962A JP30496293A JPH07158423A JP H07158423 A JPH07158423 A JP H07158423A JP 5304962 A JP5304962 A JP 5304962A JP 30496293 A JP30496293 A JP 30496293A JP H07158423 A JPH07158423 A JP H07158423A
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JP
Japan
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catalyst
temperature
diagnosis
deterioration
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5304962A
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English (en)
Inventor
Minoru Takahashi
実 高橋
Takashi Kouhira
高志 向平
Nobuo Kurihara
伸夫 栗原
Izumi Watanabe
渡辺  泉
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Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】コストの大幅な上昇を招くことなく、触媒温度
に対応した正確な診断を行うことのできる触媒劣化診断
システムを提供すること。 【構成】空気流量センサ5に一体化された吸気温センサ
信号Taおよび機関の水温を計測する水温センサ13の
信号Twより予め相関によって設定された触媒温度推定
手段16により触媒コンバータ2の温度を推定し、その
温度が規定値内のとき触媒の劣化診断を行う。 【効果】本発明によれば、触媒用温度センサを使用する
ことなく、外気温変動時においても精度良く触媒の温度
を知ることができ、触媒温度に対応した高精度な触媒劣
化診断ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両などの内燃機関か
らの排気ガスを処理するために用いられている触媒コン
バータの診断に関し、特にあらかじめ定められた前記触
媒の温度域において診断を行い診断結果を表示あるいは
警報音などにより運転者に知らせることができる触媒診
断システムに関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気ガスを酸化または還元し
て無害化する場合、複数の触媒を用いることによって、
反応が促進され効果的であることが知られている。しか
しながら長期間使用すると触媒が劣化してその転換効率
が減少してくる。そのため、従来は主に定期点検時にチ
ェックを行い、規制値を満足していない場合には触媒装
置を交換するなどの処置がとられていた。したがって、
定期点検までは特にその転換効率をチェックすることは
ないから、場合によっては無害化が不充分のまま走行し
ていることがあった。
【0003】これは環境汚染にもつながり好ましい状態
ではないため、なんらかの方法で触媒の性能を常にチェ
ックし、触媒の異常時には警告装置あるいは異常対策装
置を作動させることが試みられている。例えば、以下の
ようなものがある。
【0004】特公昭57−2896号には、触媒装置の前後に
それぞれ酸素濃度検出器を設置し、その相互の検出値を
用いて触媒コンバータの診断を行う技術について記載さ
れている。具体的には、触媒コンバータの上流側,下流
側にそれぞれ排気中の酸素濃度を検出できる検出器を設
け、いずれか一方の排気ガス中の酸素濃度が予定した範
囲を外れ、もう一方の検出器の出力との差が予定範囲を
外れたときに信号を発生させ、警報装置あるいは異常対
策装置を作動させるものである。
【0005】また、特開平3−249320 号に記載されてい
る「触媒の劣化検出装置」は、触媒装置の前後に設けた
酸素センサの信号の相関係数を算出し、求めた相関係数
を用いて触媒の診断を行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に、触媒
活性はその温度により大きく変化するため、温度に応じ
て転換効率等も変化してしまう。従って、触媒の劣化状
態を正確に診断するには、診断を行う際の触媒の温度を
規定するか、あるいは、演算した転換効率を診断時のを
監視する高耐熱性を有した温度センサが必要となり、コ
ストが高くなる。この為、エンジンの状態量例えば吸気
量,燃料噴射量,エンジン回転数等により間接的に触媒
の温度を推定する方法が考えられるが、外気温の変動に
大きく左右されるため例えばコールドスタートとホット
リスタートで触媒の推定温度に大きな誤差を生じてしま
う問題があった。
【0007】本発明の目的は、触媒温度に応じて触媒の
劣化診断をすることができる触媒診断システム及び触媒
診断方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、エンジンの
排ガスの浄化を行うための触媒装置と、前記触媒装置の
入口部に設けられた第一の酸素センサと、前記触媒装置
の出口部に設けられた第二の酸素センサと、前記エンジ
ンの水温を検出する水温センサと、吸入空気の温度を検
出する吸気温センサと、前記水温センサによって検出さ
れた水温及び前記吸気温センサによって検出された吸気
温から前記触媒装置の触媒の温度を推定する触媒温度推
定手段と、前記第一の酸素センサ及び前記第二の酸素セ
ンサからの信号に基づいて前記触媒装置の劣化を判定す
る触媒装置劣化判定手段と、前記触媒温度推定手段から
の出力信号と前記劣化判定手段からの出力とに基づいて
触媒の劣化診断を行う診断判定手段とを備えたことによ
って達成される。
【0009】また、上記目的は、エンジンの排ガス浄化
を行うための触媒装置の入口部の空燃比を検出し、前記
触媒装置の出口部の空燃比を検出し、前記エンジンの水
温を検出し、吸入空気の温度を検出し、その検出された
水温及び吸入空気温度から触媒の温度を推定し、検出さ
れた空燃比と推定した触媒の温度とから触媒の劣化診断
を行うことによって達成される。
【0010】
【作用】触媒装置の前後の空燃比を検出することによっ
て、触媒の劣化を診断する。その際、触媒活性に影響を
与える温度を吸気温によって推定し、それを考慮して診
断を行っているため、触媒用温度センサを使用すること
なく外気温が変動しても高精な触媒の劣化診断が可能と
なる。
【0011】
【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
【0012】まず、本実施例の概念を図1を用いて説明
する。
【0013】なお、本実施例の診断装置は、触媒コンバ
ータ2と、その前後に配置された空燃比センサたる酸素
センサ3,4と、酸素センサ3,4の出力に基づいて空
燃比フィードバックを行う燃料噴射制御手段7等を有す
るシステムを対象とするものである。
【0014】空燃比センサとして、本実施例において
は、酸素センサ3,4を使用している。なお、本明細書
中「酸素センサ」とは、酸素濃度を二値的に検知するも
のであり具体的には、ジルコニア,チタニアなどのセン
サである。また酸素濃度をリニアに検出可能な、いわゆ
るラムダセンサであっても良い。
【0015】まず、前提となるシステムにおける制御を
説明する。
【0016】燃料噴射制御手段7は、燃料噴射計算手段
9と、手段10と、空燃比フィードバック計算手段とを
含んで構成される。燃料噴射量計算手段9は、エンジン
1の負荷(たとえば吸入空気量Qa)を検出する空気流
量センサ5の検出値と、回転数Neを検出する角度セン
サ6の検出値とに基づいて下記の数式(1)に従って基本
の噴射量F0 を求める。
【0017】
【数1】 F0 =k0Qa/Ne …(1) F0 :基本噴射量 Qa:吸入空気量 Ne:回転数 一方、空燃比フィードバック計算手段8は、触媒コンバ
ータ2の上流に設けられた酸素センサ3の出力を所定の
タイミングでサンプリングし、その検出値に応じて補正
信号αを発生する。
【0018】上記燃料噴射量計算手段9は、基本の噴射
量F0 に補正信号αを加味して噴射量Fを数式(2)によ
って求める。そして、これを出力手段10で電圧デュー
ティ信号に変えて燃料噴射弁を印加する。
【0019】
【数2】 F=k0Qa/Ne(1+α) …(2) F:噴射量 F0 :基本噴射量 Qa:吸入空気量 Ne:回転数 α:補正信号 このような制御により、触媒コンバータ2の上流では、
常時、空燃比がストイキ前後の値で摂動している。
【0020】本実施例の診断装置は、この空燃比フィー
ドバック制御による空燃比の摂動を触媒コンバータ劣化
診断のテスト信号に利用している。すなわち、触媒コン
バータ2が劣化していなければ、触媒の酸化・還元作用
により触媒コンバータ2の後流では空燃比の摂動が少な
くなる。一方、触媒コンバータ2が劣化すると後流の空
燃比摂動が上流のものに近付いて来る。このように触媒
コンバータ2の前後における空燃比摂動の類似性に着目
して劣化を診断している。
【0021】この劣化診断手段11は酸素センサ劣化判
定手段12,触媒コンバータ劣化判定手段13および診
断判定手段14より構成される。
【0022】しかし一般に触媒活性はその温度により大
きく変化するため温度に応じて転換効率等も変化してし
まう。従って触媒の劣化状態を正確に判断するには触媒
コンバータ2の温度を測定または推定する必要がある。
この為、機関の状態量例えば吸気量Qa,燃料噴射量
F,エンジン回転数Neにより間接的に推定する方法が
考えられるが、触媒の温度は外気温に大きく左右される
ため、何らかの温度信号が必要となる。
【0023】しかるにより一層精度の良い触媒劣化に診
断を行うために通常始動時等のエンジン制御用として使
用しているエアクリーナにマウントされたもしくは空気
流量センサ5に一体化された吸気温センサ信号Taおよ
び機関の水温を計測する水温センサ13の信号Twより
予め相関によって設定された触媒温度推定手段16によ
り触媒コンバータ2の温度を推定する。そこで、触媒コ
ンバータ2の温度が規定値内のとき劣化診断11の信号
で診断する。
【0024】また、ここで、吸気温センサを空気流量の
温度補償用抵抗と共用することもできる。このように吸
気温センサ同様、触媒の温度推定が可能となる。
【0025】図2に触媒の温度(T1,T2……)を推定
するための温度マップ21を示す。この温度マップ21
は、触媒温度推定手段16内に設けられていて、吸気温
Taと水温Twとの値によってそれに対応した触媒の温
度Tがピックアップされる。この実施例においては予め
吸気温Taと水温Twとの値から触媒の温度を推定し、
それを記憶しておく方式をとったが、吸気温Taと水温
Twとからその都度演算を行って推定しても構わない。
【0026】次に、触媒温度推定手段16の推定した温
度を用いた、転換効率の算出・補正について説明する。
図3に示したとおり、触媒はその温度領域によって触媒
活性の変化の様子が大きく異なっている。温度Tx2以上
の領域においては、触媒はその活性を十分に発揮してお
り、その活性の大きさは温度にほとんど関係なく一定と
なっている。温度Tx1以下の領域において触媒はその活
性をほとんど呈さない。また、温度Tx1と温度Tx2との
間の領域においては、温度に対応してその活性が大きく
変化している。
【0027】従って、診断判定手段14は、触媒の温度
が上記三つの領域のいずれの領域にあるかに応じて、異
なった処理を行う。なお、温度Tx1,Tx2の具体的値
は、触媒の種類により異なるが、Tx1は350℃付近,
x2は450℃付近になるものが多い。
【0028】温度がTx2以上の領域III においては、そ
の時の実測データを用いて得られた転換効率をそのまま
用いて触媒の劣化診断を行い出力する。
【0029】温度がTx1以下の領域Iにおいては、触媒
活性をほとんど呈しておらず、このような状態での測定
データを用いて転換効率や劣化度を診断するのは適当で
ない。そのため、この場合には診断不可能とみなしてそ
の旨を出力する。
【0030】温度がTx1とTx2との間の領域IIにあると
きには、実測データに基づいて算出した転換効率を、基
準限界値Cst設定の前提となった判定基準温度Tsにお
ける値に補正した上で、補正後の値を用いて触媒の劣化
診断を行い出力する。
【0031】補正は算出した転換効率に補正係数をかけ
ることによって行う。
【0032】以上説明したとおり上記実施例において
は、温度計を追加することなく触媒の温度を知ることが
できる。また、転換効率の算出値を触媒の温度に応じて
補正を行った上で、触媒劣化状態の判定を行っているた
め、正確な診断を行うことができる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、触媒用温度センサを使
用することなく、外気温変動時においても精度良く触媒
の温度を知ることができ、触媒温度に対応した高精度な
触媒劣化診断ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】本発明に用いる触媒温度推定マップを示す図。
【図3】触媒温度と触媒活性との関係を示した図。
【符号の説明】
2…触媒コンバータ、3,4…酸素センサ、5…空気流
量センサ、11…劣化診断手段、13…水温センサ、1
6…触媒温度推定手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向平 高志 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 栗原 伸夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 渡辺 泉 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 3 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排ガスの浄化を行うための触媒
    装置と、前記触媒装置の入口部に設けられた第一の酸素
    センサと、前記触媒装置の出口部に設けられた第二の酸
    素センサと、前記エンジンの水温を検出する水温センサ
    と、吸入空気の温度を検出する吸気温センサと、前記水
    温センサによって検出された水温及び前記吸気温センサ
    によって検出された吸気温から前記触媒装置の触媒の温
    度を推定する触媒温度推定手段と、前記第一の酸素セン
    サ及び前記第二の酸素センサからの信号に基づいて前記
    触媒装置の劣化を判定する触媒装置劣化判定手段と、前
    記触媒温度推定手段からの出力信号と前記劣化判定手段
    からの出力信号とに基づいて触媒の劣化診断を行う診断
    判定手段とを備えたことを特徴とする触媒診断システ
    ム。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記第一の酸素センサ
    及び前記第二の酸素センサの劣化を判定する酸素センサ
    劣化判定手段とを設け、前記診断手段は前記酸素センサ
    劣化判定手段からの出力信号を含めて診断を行うことを
    特徴とする触媒診断システム。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記診断手段は前記触
    媒の診断指標を求め、その求められた診断指標により触
    媒の診断を行うことを特徴とする触媒診断システム。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記診断指標は触媒の
    転換効率あるいは劣化度であることを特徴とする触媒診
    断システム。
  5. 【請求項5】請求項1において、前記吸気温センサはエ
    アクリーナまたはダクトに一体に装着されていることを
    特徴とする触媒診断システム。
  6. 【請求項6】請求項1において、前記吸気温センサは吸
    入空気量センサに一体に装着されていることを特徴とす
    る触媒診断システム。
  7. 【請求項7】請求項6において、前記吸気温センサは空
    気流量センサの温度補償用抵抗を共用していることを特
    徴とする触媒診断システム。
  8. 【請求項8】請求項1ないし請求項8のいずれかにおい
    て、前記触媒の温度が所定の領域の場合のみ診断を行う
    ことを特徴とする触媒診断システム。
  9. 【請求項9】エンジンの排ガスの浄化を行うための触媒
    装置の入口部の空燃比を検出し、前記触媒装置の出口部
    の空燃比を検出し、前記エンジンの水温を検出し、吸入
    空気の温度を検出し、その検出された水温及び吸入空気
    温度から触媒の温度を推定し、検出された空燃比と推定
    した触媒の温度とから触媒の劣化診断を行うことを特徴
    とする触媒診断方法。
  10. 【請求項10】請求項9において、前記推定された触媒
    の温度が所定の範囲内のとき触媒の劣化診断を行うこと
    を特徴とする触媒の診断方法。
JP5304962A 1993-12-06 1993-12-06 触媒診断システム及び触媒診断方法 Pending JPH07158423A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5845486A (en) * 1995-08-09 1998-12-08 Nippondenso Co., Ltd. Internal combustion engine exhaust gas purifier apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5845486A (en) * 1995-08-09 1998-12-08 Nippondenso Co., Ltd. Internal combustion engine exhaust gas purifier apparatus

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