JPH08144748A

JPH08144748A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JPH08144748A
Application number: JP6288387A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Kimura; 智美木村; Hiroshi Morita; 博森田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1994-11-22
Publication date: 1996-06-04

Abstract

(57)【要約】【目的】ロジウムまたは白金とパラジウムの両方を担
持させた触媒において、両触媒金属を有効に働かせて、
排気エミッションを改善する。【構成】リッチ劣化回復処理手段１０３による制御が
行われた後に触媒１０１の劣化度合が所定値より大きい
場合にリッチ劣化回復処理手段１０３による制御を禁止
するリッチ劣化回復処理禁止手段１０４と、リーン劣化
回復処理手段１０５による制御が行われた後に触媒１０
１の劣化度合が所定値より大きい場合にリーン劣化回復
処理手段１０５による制御を禁止するリーン劣化回復処
理禁止手段１０６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、触媒を用いた内燃機関
の排気浄化装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関等にあっては、排気を
清浄化するため、空燃比を理論空燃比となるようにフィ
ードバック制御するとともに、排気通路にＨＣ，ＣＯの
酸化と、ＮＯの還元を同時に行う三元触媒を設置したシ
ステムが、広く実用化されている。

【０００３】この三元触媒に用いられる触媒金属として
一般的なロジウム（Ｒｈ）と白金（Ｐｔ）は、メタル状
態で触媒作用を発揮するが、理論空燃比よりリーン側の
空燃比である高温のリーン排気雰囲気に晒されると酸化
してしまい、触媒性能が一時的に低下する、いわゆる一
時劣化を起こす。この一時劣化は、高温リーン排気雰囲
気に晒すことで進行するが、高温リッチ排気雰囲気に晒
すことで還元され回復する特性がある。

【０００４】こうした特性を利用して、白金系触媒の劣
化度合が所定値を越えときに、空燃比をリッチ化する劣
化回復処理を行う従来装置がある（実開昭６３−１２８
２２１号公報、参照）。

【０００５】また、触媒金属として、機関始動後短時間
のうちから良好に機能する、すなわち低温活性にすぐれ
ているパラジウム（Ｐｄ）を用いることが提案されてい
る(特開昭５８−１８９０３７号公報、参照)。

【０００６】パラジウムは、酸化パラジウム（ＰｄＯ）
の状態で触媒作用を発揮するが、理論空燃比よりリッチ
側の空燃比である高温のリッチ排気雰囲気に晒される
と、パラジウムが還元されてしまい、触媒性能が一時的
に低下する、いわゆる一時劣化を起こす。この一時劣化
は、高温リッチ排気雰囲気に晒すことで進行するが、高
温リーン排気雰囲気に晒すことで酸化され、回復する特
性がある。

【０００７】こうした特性を利用して、パラジウムの劣
化度合が所定値を越えたときに、空燃比をリーン化する
劣化回復処理を行う装置が、本出願人により既に特願平
５−３３７９６０号として提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、触媒金属の
劣化形態は、ウォッシュコートの熱変形による比表面積
の減少や触媒金属の分散度の減少等により起こる永久劣
化と、上記触媒金属の酸化または還元により起こる一時
劣化に分けられる。こうした永久劣化が進むと、上記劣
化回復処理を行っても、触媒性能が回復しない。

【０００９】しかしながら、触媒金属として、リッチ排
気雰囲気で劣化が回復するロジウム、または、リーン排
気雰囲気で劣化が回復するパラジウムの両方を担持させ
た触媒にあっては、ロジウム、白金、パラジウムの永久
劣化が同時に進むとは限らず、劣化回復処理が無駄に行
われたり、永久劣化の進んでいない触媒金属を有効に働
かせることが難しいという問題点がある。

【００１０】例えば、パラジウムのみの永久劣化が進ん
だ状態で、触媒を高温リーン排気雰囲気に晒す劣化回復
処理が無駄に行われると、永久劣化が進んでいないロジ
ウムまたは白金の劣化回復が遅れるばかりか、燃費悪化
や排気エミッションの悪化を招く。

【００１１】本発明は上記の問題点を解決し、白金また
はロジウムのうち少なくとも一方と、パラジウムとを担
持してなる排気浄化用の触媒において、両触媒金属を有
効に働かせて、排気エミッションを改善することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の内燃機関
の排気浄化装置は、図１３に示すように、機関の排気系
に設置され、白金またはロジウムのうち少なくとも一方
と、パラジウムとを担持してなる排気浄化用の触媒１０
１と、触媒１０１の劣化度合を検出する劣化度合検出手
段１０２と、検出された劣化度合に基づいて、触媒の劣
化回復処理を行う劣化回復処理領域を設定する手段１０
２と、劣化回復処理領域にあるときに、機関に供給され
る混合気の空燃比を理論空燃比ないしリッチ側空燃比に
制御するリッチ劣化回復処理手段１０３と、リッチ劣化
回復処理手段１０３による制御が行われた後に触媒１０
１の劣化度合が所定値より大きい場合にリッチ劣化回復
処理手段１０３による制御を禁止するリッチ劣化回復処
理禁止手段１０４と、劣化回復処理領域にあるときに、
機関に供給される混合気の空燃比を理論空燃比ないしリ
ーン側空燃比に制御するリーン劣化回復処理手段１０５
と、リーン劣化回復処理手段１０５による制御が行われ
た後に触媒１０１の劣化度合が所定値より大きい場合に
リーン劣化回復処理手段１０５による制御を禁止するリ
ーン劣化回復処理禁止手段１０６と、を備える。

【００１３】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１記載の発明において、図１４に示すよう
に、リッチ劣化回復処理禁止手段１０４とリーン劣化回
復処理禁止手段１０６で共に触媒１０１の劣化度合が所
定値より大きいと判定された場合に触媒１０１の劣化状
態を報知する触媒劣化状態報知手段１０９を備える。

【００１４】請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１または２記載の発明において、図１５に示
すように、触媒１０１の上流側と下流側における排気中
の酸素濃度を検出する空燃比センサ１１１，１１２と、
空燃比センサ１１１，１１２のうち少なくとも一つの出
力に基づいて機関に供給される混合気の空燃比を制御す
る手段１１３と、空燃比センサ１１１，１１２の出力に
基づいて触媒１０１の上流側と下流側における排気中の
酸素濃度が変動する周波数比Ｆ２／Ｆ１を算出する手段
１１３と、周波数比Ｆ２／Ｆ１が所定値以下の場合に触
媒１０１が劣化しているものと判定する劣化度合検出手
段１１４と、を備える。

【００１５】請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
図１に示すように、リッチ劣化回復処理手段１０３によ
る制御が行われた後に触媒１０１の劣化度合が所定値よ
り大きくなる判定結果が、複数回続いた場合にリッチ劣
化回復処理手段１０３による制御を禁止するリッチ劣化
回復処理禁止手段１０４と、リーン劣化回復処理手段１
０５による制御が行われた後に触媒１０１の劣化度合が
所定値より大きくなる判定結果が、複数回続いた場合に
リーン劣化回復処理手段１０５による制御を禁止するリ
ーン劣化回復処理禁止手段１０６と、を備える。

【００１６】

【作用】請求項１記載の発明において、パラジウムのみ
が永久劣化して回復不能になった場合は、リーン劣化回
復処理が禁止され、リーン劣化回復処理が無駄に行われ
ることがなく、燃費悪化や排気エミッションの悪化を抑
えられるとともに、永久劣化が進んでいないロジウムま
たは白金の一時劣化回復が適確に行われ、触媒１０１の
寿命延長がはかられる。

【００１７】ロジウムまたは白金のみが永久劣化して回
復不能になった場合は、リッチ劣化回復処理が禁止さ
れ、リッチ劣化回復処理が無駄に行われることがなく、
燃費悪化や排気エミッションの悪化を抑えられるととも
に、永久劣化が進んでいないパラジウムの一時劣化回復
が適確に行われ、触媒１０１の寿命延長がはかられる。

【００１８】請求項２記載の発明において、化学状態特
性の異なる全ての金属が永久劣化して回復不能になった
場合は、触媒１０１の劣化状態を報知し、運転者に触媒
１０１の交換を促す。

【００１９】請求項３記載の発明において、触媒１０１
が正常に機能しているときは、排気中の酸素をストレー
ジするので、触媒１０１より上流の排気中に含まれてい
る酸素を、そのまま触媒１０１の下流で検出することは
できないため、下流側空燃比センサの出力はほとんど反
転しない。

【００２０】しかし、触媒１０１が劣化してくると、触
媒１０１より上流の排気中の酸素がそのまま下流に流れ
るため、下流側空燃比センサの出力反転回数は、上流下
流側空燃比センサの出力の反転回数に近づいてくる。

【００２１】したがって、下流側空燃比センサ１１２と
上流側空燃比センサ１１１の出力の反転周波数の比率Ｆ
２／Ｆ１は、触媒１０１の劣化度合が大きいほど大きく
なる。

【００２２】そこで、コントローラ４は、上流側Ｏ₂セ
ンサ２と下流側Ｏ₂センサ３の出力に基づいて触媒１０
１の下流側と上流側における排気中の酸素濃度が変動す
る周波数比Ｆ２／Ｆ１を算出し、算出された周波数比Ｆ
２／Ｆ１が所定値以下の場合に触媒１０１が劣化してい
るものと判定することができる。

【００２３】請求項４記載の発明において、リッチまた
はリーン劣化回復処理手段１０３，１０５による制御を
複数回行い、触媒１０１の劣化度合が所定値より大きく
なる判定結果が続いた場合にリッチまたはリーン劣化回
復処理手段１０３，１０５による制御を禁止する構成に
より、劣化診断精度を高められる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２５】図１に示すように、エンジン７の吸気通路
８には燃料噴射弁５が取付けられ、コントローラ４から
の信号に応じて燃料を噴射する。

【００２６】排気通路９には排気中のＨＣ，ＣＯの酸化
と、ＮＯｘの還元を同時に行う三元触媒１が設置され
る。三元触媒１は、アルミナ等からなる担体に触媒金属
として、ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム
（Ｐｄ）を担持させ、その他セリア等を担持させて構成
される。

【００２７】三元触媒１の上流と下流には、それぞれＯ
₂センサ２と３が設置される。

【００２８】コントローラ４は、図示しないが、エンジ
ン吸入空気量、回転数等の検出信号を入力し、空燃比を
理論空燃比に近づける基本燃料噴射量Ｔｐを算出すると
とともに、上流側のＯ₂センサ２の検出信号を入力し、
所定のストイキ域で燃料噴射量が理論空燃比を中心とし
た狭い範囲に収まるようにフィードバック制御する。

【００２９】なお、吸気通路８には排気通路９からの一
部の排気を還流する排気還流通路１４が接続され、コン
トローラ４を介して排気還流制御弁１５が運転条件に応
じて排気の還流量を制御し、排気中のＮＯｘを減少させ
る。

【００３０】さらに、コントローラ４は、上流側のＯ₂
センサ２と、下流側のＯ₂センサ３の出力が、それぞれ
リッチリーンに反転する回数を比較して触媒の劣化度合
を検出し、この劣化に対応して、所定の運転条件に触媒
の劣化回復処理を行う。なおこのため、コントローラ４
は、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１２、三
元触媒１の入口側の排気温度を検出する温度センサ１３
からの信号が入力する。

【００３１】ところで、触媒金属の劣化形態は、触媒金
属の酸化反応または還元反応により起こる一時劣化と、
こうした一時劣化とは別にウォッシュコートの熱変形に
よる比表面積の減少や触媒金属の分散度の減少等の物理
的な要因により触媒転化率が低下する永久劣化がある。

【００３２】パラジウム（Ｐｄ）は、酸化パラジウム
（ＰｄＯ）等の酸化物の状態で触媒作用を発揮するが、
理論空燃比よりリッチ側の空燃比で高温のリッチ排気雰
囲気に晒されると、パラジウムが還元されてしまい、触
媒性能が一時的に低下する、いわゆる一時劣化を起こ
す。また、これとは別に触媒の物理的な劣化に伴う永久
劣化も発生する。

【００３３】図２に示したものは、温度が５００°Ｃ
で、エンジン７に供給される混合気の空燃比がリッチ雰
囲気（λ＝０．９）の高温排気に長時間にわたりパラジ
ウムを晒したときの、触媒転化率の変化の状態（一時劣
化）を表している。この場合、時間の経過に伴って触媒
転化率は低下していくが、永久劣化の少ない触媒Ａは変
化が少なく、これに対して、触媒Ｂ、触媒Ｃと永久劣化
の進んだものほど、転化率の低下が顕著に現れる。

【００３４】図３に示すように、パラジウムの一時劣化
は、高温リッチ排気雰囲気に晒すことで進行するが、高
温リーン排気雰囲気に晒すことで回復する特性がある。

【００３５】ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）は、メタ
ル状態で触媒作用を発揮するが、理論空燃比よりリーン
側の空燃比で高温のリーン排気雰囲気に晒されると、ロ
ジウムまたは白金が酸化してしまい、触媒性能が一時的
に低下する、いわゆる一時劣化を起こす。

【００３６】図４に示すように、ロジウムおよび白金の
一時劣化は、高温リーン排気雰囲気に晒すことで進行す
るが、高温リッチ排気雰囲気に晒すことで回復する特性
がある。

【００３７】触媒１が正常に機能しているときは、排気
中の酸素をストレージするので、上流の排気中に含まれ
ている酸素を、そのまま触媒１の下流で検出することは
できないため、図４に示すように、下流側Ｏ₂センサ３
の出力はほとんど反転しない。

【００３８】しかし、触媒１が劣化してくると、上流の
排気中の酸素がそのまま下流に流れるため、下流側Ｏ₂
センサ３の出力Ｖ₂の反転回数は、上流側Ｏ₂センサ２の
出力Ｖ₁の反転回数に近づいてくる。

【００３９】したがって、下流側Ｏ₂センサ３と上流下
流側Ｏ₂センサ２の出力の反転周波数の比率、Ｆ２／Ｆ
１は、図７に示すように、触媒１の劣化度合が大きいほ
ど１に近づく。

【００４０】そこで、コントローラ４は、上流側Ｏ₂セ
ンサ２と下流側Ｏ₂センサ３の各出力Ｖ₁，Ｖ₂に基づい
て触媒１の下流側と上流側における排気中の酸素濃度が
変動する周波数比Ｆ２／Ｆ１を算出し、算出された周波
数比Ｆ２／Ｆ１が所定値以下の場合に触媒１が劣化して
いるものと判定する。

【００４１】図８は触媒の劣化度合を検出し、劣化回復
処理が必要かどうかを判別するためのルーチンで、所定
時間例えば４ｍｓ毎に行われる。

【００４２】ステップＳ１では、判別実行フラグＦＸが
０か否かを判別する。なお、判別実行フラグＦＸは、エ
ンジン冷却水温度ＴＨＷが例えば４０°Ｃ未満のときに
リセットされて、実質的に触媒劣化判別を許可するもの
である。これにより触媒劣化判別をエンジン冷却水温度
ＴＨＷが触媒が活性化する所定値、例えば４０°Ｃを越
えて上昇する暖機時に実行される。

【００４３】ステップＳ１で、判別実行フラグＦＸが０
のときは、ステップＳ２〜Ｓ１０に進む一方、判別実行
フラグＦＸが１のときは、ステップＳ１１に進み、エン
ジン冷却水温度が４０°Ｃ以上に上昇するのを待つ。

【００４４】ステップＳ２で、エンジン冷却水温度ＴＨ
Ｗが４０°Ｃ以上か否かを判別し、ＴＨＷ≧４０°Ｃと
判別された場合にステップＳ３に進み、触媒１より上流
側のＯ₂センサ２と触媒下流の下流側のＯ₂センサ３の出
力のリッチリーンの反転周波数比Ｆ２／Ｆ１が０．３よ
り大きいか否かを判別する。Ｆ２／Ｆ１＞０．３であれ
ば、前述したように触媒が劣化しているものとみなし、
ステップＳ４からＳ７に進む。他方、ステップＳ３にて
Ｆ２／Ｆ１≦０．３であればステップＳ８，Ｓ９に進
み、フラグＦＤ１、フラグＦＤ２をそれぞれリセットす
る。

【００４５】ステップＳ３でＦ２／Ｆ１＞０．３と判定
された場合、ステップＳ４に進んで触媒劣化仮フラグＦ
Ｄ１を１にセットし、続いて判別精度を上げるために、
ステップＳ５で再び反転周波数比Ｆ２／Ｆ１が０．３よ
り大きいか否かを判別する。ステップＳ５でもＦ２／Ｆ
１＞０．３と判定された場合、触媒が劣化しているもの
とみなし、ステップＳ６で触媒劣化真フラグＦＤ２を１
にセットした後に、ステップＳ７にて次の触媒劣化回復
処理ルーチンへ進むようになっている。

【００４６】ステップＳ１０では、触媒劣化の判別を実
行したことを示す判別実行フラグＦＸを１にセットす
る。他方、ステップＳ１１にて、エンジン冷却水温度Ｔ
ＨＷが４０°未満と判別された場合、ステップＳ１２に
進み、判別実行フラグＦＸをリセットする。

【００４７】ステップＳ１３にて、この触媒劣化判別ル
ーチンを終了する。

【００４８】このようにして、触媒劣化判別結果が２度
続けて触媒劣化と判別されたときに、フラグＦＤ２が１
にセットされ、次の触媒劣化回復処理ルーチンへ進む。

【００４９】繰り返しリッチ処理を行うルーチンを図１
０に示す。

【００５０】これについて説明すると、ステップＳ２２
でフラグＦＲをリセットした後、１回目のリッチ処理を
行うため、ステップＳ２３へと進む。フラグＦＲは繰り
返しリッチ処理を実行した後の触媒劣化診断結果を示す
ものであり、ルーチン開始前および触媒非劣化と診断さ
れたときは０、触媒劣化と診断されたときは１となる。

【００５１】ステップＳ２３でロジウムおよび白金を回
復させるリッチ処理が行われる。このリッチ処理は、排
気がある程度高温となりうる、例えば所定の高回転域、
かつ所定の高負荷域で、空燃比Ａ／Ｆ＝１０〜１０．５
となるように燃料噴射量を制御し、しかも、その運転状
態を一定時間例えば１０分間連続で行うものである。

【００５２】リッチ処理後の触媒１の回復状態を診断す
るため、ステップＳ２４でＦ２／Ｆ１が０．３より大き
いかどうかを判断する。ステップＳ２４でＦ２／Ｆ１が
０．３未満でロジウムおよび白金が非劣化状態であると
判断された場合は、ステップＳ２５へ進み、このルーチ
ンを終了する。

【００５３】ステップＳ２４でＦ２／Ｆ１が０．３より
大きいロジウムおよび白金の劣化状態と判断された場合
は、ステップＳ２６に進み、再びロジウムおよび白金を
回復させるリッチ処理が行われる。

【００５４】ステップＳ２７で、２度目のリッチ処理で
ロジウムおよび白金の劣化が回復したかどうかが判別さ
れる。ステップＳ２７でＦ２／Ｆ１が０．３未満でロジ
ウムおよび白金が非劣化状態であると判断された場合
は、ステップＳ２５へ進み、このルーチンを終了する。

【００５５】ステップＳ２７でＦ２／Ｆ１が０．３より
大きいロジウムおよび白金の劣化状態と判断された場合
は、２度目のリッチ処理でロジウムおよび白金の劣化が
回復しなかったものとして、ステップＳ２８へ進み、フ
ラグＦＲを１とし、ロジウムおよび白金の永久劣化を示
す。

【００５６】ここで、リッチ処理後、触媒１が非劣化状
態にあると判断されたものは、ロジウムおよび白金の一
時劣化が回復され、かつ永久劣化が小さいということで
ある。一方、リッチ処理後でも触媒１が劣化状態にある
と判断されたものは、ロジウムおよび白金の永久劣化が
大きいため、一時劣化を回復させても劣化状態にあると
いうことである。すなわち、リッチ処理後の劣化診断は
ロジウムおよび白金の永久劣化状態を判断していること
になる。

【００５７】繰り返しリーン処理を行うルーチンを図１
１に示す。

【００５８】これについて説明すると、ステップＳ３２
でフラグＦＬをリセットした後、１回目のリーン処理を
行うため、ステップＳ３３へと進む。フラグＦＬは繰り
返しリーン処理を実行した後の触媒劣化診断結果を示す
ものであり、ルーチン開始前および触媒非劣化のときは
０、触媒劣化のときは１なる。

【００５９】ステップＳ３３でパラジウムの一時劣化を
回復させるリーン処理が行われる。このリーン処理は、
排気がある程度高温となりうる、例えば所定の高回転
域、かつ所定の高負荷域で、空燃比Ａ／Ｆ＝１５〜１
５．５となるように燃料噴射量を制御し、しかも、その
運転状態を一定時間例えば１０分間連続で行うものであ
る。

【００６０】リーン処理後の触媒１の回復状態を診断す
るため、ステップＳ３４でＦ２／Ｆ１が０．３より大き
いかどうかを判断する。ステップＳ３４でＦ２／Ｆ１が
０．３未満でパラジウムが非劣化状態であると判断され
た場合は、ステップＳ３５へ進み、このルーチンを終了
する。

【００６１】ステップＳ３４でＦ２／Ｆ１が０．３より
大きいパラジウムの劣化状態と判断された場合は、ステ
ップＳ３６に進み、再びパラジウムを回復させるリーン
処理が行われる。

【００６２】ステップＳ３７で、２度目のリーン処理で
パラジウムの劣化が回復したかどうかが判別される。ス
テップＳ３７でＦ２／Ｆ１が０．３未満でパラジウムが
非劣化状態であると判断された場合は、ステップＳ３５
へ進み、このルーチンを終了する。

【００６３】ステップＳ３７でＦ２／Ｆ１が０．３より
大きいパラジウムの劣化状態と判断された場合は、２度
目のリーン処理でパラジウムの劣化が回復しなかったも
のとして、ステップＳ３８へ進み、フラグＦＬを１と
し、パラジウムの永久劣化を示す。

【００６４】このようにして、触媒金属の回復処理を繰
り返し行い、そのつど劣化診断を行うことによって、回
復処理後の劣化診断精度を高められる。

【００６５】リーン処理後、触媒１が非劣化状態にある
と判断されたものは、パラジウムの一時劣化が回復さ
れ、かつ永久劣化が小さいということである。一方、リ
ーン処理後でも触媒１が劣化状態にあると判断されたも
のは、パラジウムの永久劣化が大きいため、一時劣化を
回復させても劣化状態にあるということである。すなわ
ち、リーン処理後の劣化診断はパラジウムの永久劣化状
態を判断していることになる。

【００６６】ところで、触媒金属として、リッチ排気雰
囲気で劣化が回復する還元触媒と、リーン排気雰囲気で
劣化が回復する酸化触媒の両方を担持させた触媒１にあ
っては、還元触媒と酸化触媒の永久劣化が同時に進むと
は限らず、劣化回復処理が無駄に行われたり、永久劣化
の進んでいない触媒金属を有効に働かせることが難し
い。

【００６７】これに対処して、コントローラ４は、検出
された触媒の劣化度合に応じてパラジウムとロジウムお
よび白金に対する劣化回復処理を個別に行うとともに、
劣化回復処理が行われた後における触媒劣化度合に基づ
いてパラジウムとロジウムおよび白金の永久劣化度合を
判定し、パラジウムとロジウムおよび白金に対する劣化
回復処理を個別に禁止する制御を行う。

【００６８】図９は触媒劣化回復処理ルーチンであり、
図８に示す触媒劣化判別ルーチンで呼び出された後、エ
ンジン冷却水温度ＴＨＷが４０°未満となるまで所定時
間毎に実行される。

【００６９】ステップＳ１４では、排気の触媒入口温度
Ｔが劣化回復処理が可能な所定値以上の高温状態か否か
が判別される。

【００７０】排気の触媒入口温度Ｔが劣化回復処理が可
能な所定値以上の高温状態と判別された場合、第一段階
のロジウムおよび白金の回復処理であるリッチ処理を行
うため、ステップＳ１６に進み、図１０に示した繰り返
しリッチ処理ルーチンへ進む。

【００７１】ステップＳ１６において、繰り返しリッチ
処理を行うことによって触媒１の劣化が回復したか否が
判別される。リッチ処理によって触媒１の劣化が回復し
た場合、ロジウムおよび白金の永久劣化が進んでいない
ものとみなして、パラジウムの回復処理であるリーン処
理を行うため、ステップＳ１７に進み、図１１に示した
繰り返しリーン処理ルーチンへ進む。

【００７２】ステップＳ１７において、繰り返しリーン
処理を行うことによって触媒１の劣化が回復したか否が
判別される。リーン処理によって触媒１の劣化が回復し
た場合、パラジウムの永久劣化が進んでいないものとみ
なして、ステップＳ１８へ進み、この回復処理ルーチン
を終了する。これは、ステップＳ１６のリッチ処理とス
テップＳ１７のリーン処理によって化学状態特性の異な
る全ての触媒金属（Ｒｈ，Ｐｔ，Ｐｄ）の一時劣化が回
復し、非劣化状態になったと判断されたものである。

【００７３】ステップＳ１８で回復処理ルーチンが終了
した後も、再び所定時間毎に繰り返し回復処理ルーチン
を行い、全ての触媒金属について劣化診断回復処理を行
うものとする。

【００７４】ステップＳ１７で触媒１の劣化が回復しな
いと判断された場合、パラジウムが永久劣化して回復不
能になったものとみなして、ステップＳ１９に進んで、
第二段階のロジウムおよび白金の回復処理であるリッチ
処理が行われる。

【００７５】これにより、パラジウムのみが永久劣化し
て回復不能になった後は、ステップＳ１７におけるリー
ン処理が禁止される。この結果、リーン処理が無駄に行
われることがなく、燃費の悪化や排気エミッションの悪
化を抑えられるとともに、ステップＳ１９のリッチ処理
が適確に施され、ロジウムおよび白金による排気浄化作
用が維持されるので、触媒１の寿命延長がはかられる。

【００７６】ステップＳ１７とステップＳ１９で共に触
媒１の劣化が回復しないと判断された場合、全ての触媒
金属（Ｒｈ，Ｐｔ，Ｐｄ）が永久劣化して回復不能にな
ったものとみなして、ステップＳ２１に進んで触媒１の
劣化を表示し、運転者に触媒１の交換を促す。

【００７７】一方、ステップＳ１６で触媒１の劣化が回
復しないと判断された場合、ロジウムおよび白金が永久
劣化して回復不能になったものとみなして、ステップＳ
２０に進んで、第二段階のパラジウムの回復処理である
リーン処理が行われる。

【００７８】これにより、ロジウムおよび白金のみが永
久劣化して回復不能になった後は、ステップＳ１６にお
けるリッチ処理が禁止される。この結果、リッチ処理が
無駄に行われることがなく、燃費の悪化や排気エミッシ
ョンの悪化を抑えられるとともに、ステップＳ２０のリ
ーン処理が適確に施され、パラジウムによる排気浄化作
用が維持されるので、触媒１の寿命延長がはかられる。

【００７９】ステップＳ１６とステップＳ２０で共に触
媒１の劣化が回復しないと判断された場合、全ての触媒
金属（Ｒｈ，Ｐｔ，Ｐｄ）が永久劣化して回復不能にな
ったものとみなして、ステップＳ２１に進んで触媒１の
劣化を表示し、運転者に触媒１の交換を促す。

【００８０】なお、劣化回復処理ルーチンの最初の回復
処理はリッチ処理、リーン処理のどちらでもよい。図１
２は、最初にリーン処理を行うルーチンであり、それ以
降は上記図９と同様にして進行していくものである。

【００８１】なお、上記実施例では、１つの担体にロジ
ウム、白金、パラジウムの３つの触媒金属を担持させた
触媒を示したが、例えば、ロジウムとパラジウムの２つ
を担持させた触媒や、排気系の上流側にロジウムと白金
を担持させた触媒を設け、下流側にパラジウムを担持さ
せた触媒を設けたシステムに対しても、本発明の制御を
適用することができる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の内燃
機関の排気浄化装置は、機関の排気系に設置され、白金
またはロジウムのうち少なくとも一方と、パラジウムと
を担持してなる排気浄化用の触媒と、触媒の劣化度合を
検出する劣化度合検出手段と、検出された劣化度合に基
づいて、触媒の劣化回復処理を行う劣化回復処理領域を
設定する手段と、劣化回復処理領域にあるときに、空燃
比を理論空燃比ないしリッチ側空燃比に制御するリッチ
劣化回復処理手段と、リッチ劣化回復処理手段による制
御が行われた後に触媒の劣化度合が所定値より大きい場
合にリッチ劣化回復処理手段による制御を禁止するリッ
チ劣化回復処理禁止手段と、劣化回復処理領域にあると
きに、空燃比を理論空燃比ないしリーン側空燃比に制御
するリーン劣化回復処理手段と、リーン劣化回復処理手
段による制御が行われた後に触媒の劣化度合が所定値よ
り大きい場合にリーン劣化回復処理手段による制御を禁
止するリーン劣化回復処理禁止手段とを備えたため、酸
化触媒または還元触媒のうち一方に永久劣化が進んで、
他方に永久劣化が進んでいない場合、永久劣化が進んで
いない触媒に集中して劣化回復処理が行われるので、劣
化回復処理が無駄に行われることがなく、燃費悪化や排
気エミッションの悪化を抑えられるとともに、触媒の寿
命延長がはかられる。

【００８３】請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置
は、リッチ劣化回復処理禁止手段とリーン劣化回復処理
禁止手段で共に触媒の劣化度合が所定値より大きいと判
定された場合に触媒の劣化状態を報知する触媒劣化状態
報知手段へを備えたため、酸化触媒と還元触媒の両方の
両方で永久劣化が進んだ場合に、運転者に触媒の交換を
促すことができる。

【００８４】請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、触媒の上流側と下流側における排気中の酸素濃度を
検出する空燃比センサと、空燃比センサのうち少なくと
も一つの出力に基づいて機関に供給される混合気の空燃
比を制御する手段と、空燃比センサの出力に基づいて触
媒の上流側と下流側における排気中の酸素濃度が変動す
る周波数比Ｆ２／Ｆ１を算出する手段と、周波数比Ｆ２
／Ｆ１が所定値以下の場合に触媒が劣化しているものと
判定する劣化度合検出手段とを備えたため、触媒の劣化
度合を正確に判定することができる。

【００８５】請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、リッチ劣化回復処理手段による制御が行われた後に
触媒の劣化度合が所定値より大きくなる判定結果が、複
数回続いた場合にリッチ劣化回復処理手段による制御を
禁止するリッチ劣化回復処理禁止手段と、リーン劣化回
復処理手段による制御が行われた後に触媒の劣化度合が
所定値より大きくなる判定結果が、複数回続いた場合に
リーン劣化回復処理手段による制御を禁止するリーン劣
化回復処理禁止手段とを備えたため、劣化診断精度を高
められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すシステム図。

【図２】同じくパラジウムの触媒転化性能を示す特性
図。

【図３】同じくパラジウムのリッチ、リーン処理後にお
ける触媒転化性能を示す特性図。

【図４】同じくロジウムおよび白金のリッチ、リーン処
理後における触媒転化性能を示す特性図。

【図５】同じく触媒の回復時におけるＯ₂センサ出力の
特性図。

【図６】同じく触媒の劣化時におけるＯ₂センサ出力の
特性図。

【図７】同じく反転周波数比Ｆ２／Ｆ１と劣化度の関係
を示す特性図。

【図８】同じく触媒の劣化判定を行う制御内容を示すフ
ローチャート。

【図９】同じく回復処理ルーチンの制御内容を示すフロ
ーチャート。

【図１０】同じく繰り返しリッチ処理ルーチンの制御内
容を示すフローチャート。

【図１１】同じく繰り返しリーン処理ルーチンの制御内
容を示すフローチャート。

【図１２】他の実施例を示す回復処理ルーチンの制御内
容を示すフローチャート。

【図１３】請求項１記載の発明のレーム対応図。

【図１４】請求項２記載の発明のレーム対応図。

【図１５】請求項３記載の発明のレーム対応図。

【符号の説明】

１触媒２上流側酸素センサ３下流側酸素センサ４コントローラ５燃料噴射弁７エンジン９排気通路１３排気温度センサ１０１触媒１０２劣化度合検出手段１０３リッチ劣化回復処理手段１０４リッチ劣化回復処理禁止手段１０５リーン劣化回復処理手段１０６リーン劣化回復処理禁止手段１０７劣化回復処理領域設定手段１０９触媒劣化状態報知手段１１１上流側空燃比センサ１１２下流側空燃比センサ１１３空燃比制御手段１１４劣化度合検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の排気系に設置され、白金またはロジ
ウムのうち少なくとも一方と、パラジウムとを担持して
なる排気浄化用の触媒と、触媒の劣化度合を検出する劣化度合検出手段と、検出された劣化度合に基づいて、触媒の劣化回復処理を
行う劣化回復処理領域を設定する手段と、劣化回復処理領域にあるときに、機関に供給される混合
気の空燃比を理論空燃比ないしリッチ側空燃比に制御す
るリッチ劣化回復処理手段と、リッチ劣化回復処理手段による制御が行われた後に触媒
の劣化度合が所定値より大きい場合にリッチ劣化回復処
理手段による制御を禁止するリッチ劣化回復処理禁止手
段と、劣化回復処理領域にあるときに、機関に供給される混合
気の空燃比を理論空燃比ないしリーン側空燃比に制御す
るリーン劣化回復処理手段と、リーン劣化回復処理手段による制御が行われた後に触媒
の劣化度合が所定値より大きい場合にリーン劣化回復処
理手段による制御を禁止するリーン劣化回復処理禁止手
段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】リッチ劣化回復処理禁止手段とリーン劣化
回復処理禁止手段で共に触媒の劣化度合が所定値より大
きいと判定された場合に触媒の劣化状態を報知する触媒
劣化状態報知手段を備えたことを特徴とする請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】触媒の上流側と下流側における排気中の酸
素濃度を検出する空燃比センサと、空燃比センサのうち少なくとも一つの出力に基づいて機
関に供給される混合気の空燃比を制御する手段と、空燃比センサの出力に基づいて触媒の上流側と下流側に
おける排気中の酸素濃度が変動する周波数比Ｆ２／Ｆ１
を算出する手段と、周波数比Ｆ２／Ｆ１が所定値以下の場合に触媒が劣化し
ているものと判定する劣化度合検出手段と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の内
燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】リッチ劣化回復処理手段による制御が行わ
れた後に触媒の劣化度合が所定値より大きくなる判定結
果が、複数回続いた場合にリッチ劣化回復処理手段によ
る制御を禁止するリッチ劣化回復処理禁止手段と、リーン劣化回復処理手段による制御が行われた後に触媒
の劣化度合が所定値より大きくなる判定結果が、複数回
続いた場合にリーン劣化回復処理手段による制御を禁止
するリーン劣化回復処理禁止手段と、を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一
つに記載の発明において、内燃機関の排気浄化装置。