JPH09144531A - Device and method for supervising exhaust emission control system - Google Patents

Device and method for supervising exhaust emission control system

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JPH09144531A
JPH09144531A JP7304868A JP30486895A JPH09144531A JP H09144531 A JPH09144531 A JP H09144531A JP 7304868 A JP7304868 A JP 7304868A JP 30486895 A JP30486895 A JP 30486895A JP H09144531 A JPH09144531 A JP H09144531A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
gas sensor
output
nitrogen oxide
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JP7304868A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Nakanouchi
幸雄 中野内
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely detect deterioration of a catalytic device, in a device and a method for supervising an exhaust emission control system. SOLUTION: A device comprises a catalytic device 3 promoting oxidation or reduction of a harmful component contained in exhaust gas of an engine 1, nitrogen oxide gas sensor 4 arranged behind the catalytic device 3 further to generate an output corresponding to concentration of a nitrogen oxide(NOx) contained in exhaust gas, amplifier amplifying the output of the nitrogen oxide gas sensor 4 further to produce an output when a harmful component amount exceeds a specified value and a catalytic deterioration display device actuated by the output of the amplifier. In a device and a method for supervising an exhaust emission control system, reducing action of a nitrogen oxide(NOx) and oxidizing action of carbon monoxide(CO) and hydrocarbon(HC) in the catalytic device can be detected by the nitrogen oxide(NOx) gas sensor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気ガ
スを浄化する触媒装置の排気ガス浄化システム監視装置
及び監視方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a monitoring system and a monitoring method for an exhaust gas purifying system of a catalytic converter for purifying exhaust gas of an engine.

【０００２】[0002]

【従来の技術】自動車のガソリンエンジンの排気ガス浄
化システムでは、排気ガスを浄化する触媒装置は必須と
なっており、ディーゼルエンジンでも、エンジンを用い
て発電を行うと共に排気ガス及び冷却水の排熱で産業用
又は民生用の熱供給を行うコージェネレイションシステ
ムに使用する定置型エンジンには触媒装置の付設が要求
されつつある。現在ではまだ実用化に至らない触媒を利
用する浄化システムが、ディーゼル車にも採用されると
予想される。2. Description of the Related Art In an exhaust gas purifying system for a gasoline engine of an automobile, a catalyst device for purifying the exhaust gas is indispensable. Even in a diesel engine, electric power is generated by using the engine and exhaust heat of exhaust gas and cooling water is exhausted. Therefore, a stationary engine used in a cogeneration system for supplying heat for industrial or consumer use is required to be provided with a catalyst device. At present, a purification system using a catalyst that has not yet been put into practical use is expected to be adopted for diesel vehicles.

【０００３】しかしながら、既に実用化された触媒コン
バータでは、経年変化による触媒の劣化の問題があまり
考慮されていない。現在では、自動車用の触媒コンバー
タに温度センサを装着して、過熱による触媒の熱劣化を
防止しているに過ぎない。触媒の劣化は、熱劣化以外に
被毒劣化も無視でできない問題である。[0003] However, in catalytic converters already put into practical use, the problem of deterioration of the catalyst due to aging has not been taken into account much. At present, a temperature sensor is mounted on a catalytic converter for automobiles to prevent thermal deterioration of the catalyst due to overheating. The deterioration of the catalyst is a problem that poisoning deterioration other than heat deterioration cannot be ignored.

【０００４】触媒の劣化により排気ガス浄化機能が低下
する危険があるが、現在では自動車の車検時に排気ガス
チェッカーでエンジンの排気ガス中に含まれる一酸化炭
素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の排出量を検出して、
間接的に触媒の劣化を検知するが、２年毎の車検の間は
事実上野放し状態である。有害成分の排出を十分に規制
できない現状は当然に改善すべきであり、米国ではＯＢ
Ｄ規制に従って排気ガス触媒の劣化をＮＯ−ＢＯＡＲＤ
で検知し、車のユーザにその結果を知らせることが義務
付けられた。There is a risk that the exhaust gas purifying function may be deteriorated due to deterioration of the catalyst. However, at present, at the time of vehicle inspection of an automobile, the exhaust gas checker detects carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) contained in the exhaust gas of the engine. Detect emissions,
Although the deterioration of the catalyst is indirectly detected, the vehicle is virtually left unchecked every two years. The current situation in which the emission of harmful components cannot be adequately controlled should be naturally improved.
NO-BOARD
And it was obliged to inform the car user of the result.

【０００５】触媒の劣化に対応する技術としては、既存
の空燃比計として使用される酸素センサを利用した劣化
検知方式が発表されているに過ぎず（SAE Paper #01056
1"Detection of Catalyst Failure on Vehicle Using t
he Dual Oxygen Sensor Method"）、技術課題が新規で
あるため、実際にリアルタイムで触媒の劣化を検知する
方法が提案されていない点が問題である。発表された劣
化検知方式は、触媒の酸化作用に注目し、空燃比の制御
に対応して触媒コンバータの前の酸素センサの出力は振
れるが、触媒が活性状態であれば、酸素を吸着して酸化
されるため、触媒コンバータの後ろの酸素センサの出力
は頻繁には振れない現象を利用することができる。しか
しながら、この劣化検知方式は、触媒の酸素吸着活性に
のみ着目し、触媒コンバータの前後に装着した酸素セン
サの出力の振れ具合から酸素の存在を代用特性として検
出し、間接的に触媒の良否を判定している。このため、
還元反応である窒素酸化物（ＮＯx）の浄化性能の劣化
を本質的に検知できず、確実な触媒劣化検出方法でない
ことは明白である。例えば、排気ガス中の炭化水素（Ｈ
Ｃ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯx）を
酸化、還元反応によって低減する現行の三元触媒でも、
ウィンドウ領域（三元触媒が有効に機能する理論混合比
付近の狭い空燃比範囲）での窒素酸化物（ＮＯx）の浄
化性能の低下を検知できない。また、酸素過剰の空燃比
域（リーン領域）において発生する窒素酸化物（ＮＯ
x）ガスを還元分解するリーン窒素酸化物（ＮＯx）触媒
では、窒素酸化物（ＮＯx）の分解作用が行われるが、
この分解作用は酸素の活性化吸着性能に直接的影響を与
えない。更に代用特性を利用した方法では、定量分析に
も問題がある。リーン窒素酸化物（ＮＯx）触媒は今後
利用が拡大する傾向にある。As a technique for coping with catalyst deterioration, only a deterioration detection method using an oxygen sensor used as an existing air-fuel ratio meter has been announced (SAE Paper # 01056).
1 "Detection of Catalyst Failure on Vehicle Using t
he Dual Oxygen Sensor Method "), the problem is that no new method has been proposed to detect the actual catalyst degradation in real time because of the new technical issues. The output of the oxygen sensor in front of the catalytic converter fluctuates in response to the control of the air-fuel ratio, but if the catalyst is in an active state, it is adsorbed and oxidized, so the oxygen sensor behind the catalytic converter is However, this deterioration detection method focuses only on the oxygen adsorption activity of the catalyst, and the output of the oxygen sensor does not depend on the fluctuation of the output of the oxygen sensor installed before and after the catalytic converter. Is detected as a substitute characteristic, and the quality of the catalyst is indirectly determined.
It is apparent that deterioration of the purification performance of nitrogen oxides (NOx), which is a reduction reaction, cannot be essentially detected, and that this is not a reliable catalyst deterioration detection method. For example, hydrocarbons (H
C), the current three-way catalyst that reduces carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NOx) by oxidation and reduction reactions,
No reduction in the purification performance of nitrogen oxides (NOx) in the window region (narrow air-fuel ratio range near the stoichiometric ratio where the three-way catalyst functions effectively) cannot be detected. Further, nitrogen oxides (NO) generated in an oxygen-excess air-fuel ratio region (lean region)
x) In a lean nitrogen oxide (NOx) catalyst that reduces and decomposes gas, the decomposition action of nitrogen oxide (NOx) is performed.
This decomposition does not directly affect the activated adsorption performance of oxygen. Further, the method using the substitute characteristics has a problem in quantitative analysis. The use of lean nitrogen oxide (NOx) catalysts tends to expand in the future.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記のように、排気ガ
ス浄化システムに使用する触媒の劣化を検知できる信頼
性のある検知技術はまだ確立されておらず、このため触
媒の劣化のみならず他の要因による排気ガスの浄化性能
の劣化にも十分に対応できないのが現状である。そこ
で、この発明は触媒装置の劣化を確実に検出できる排気
ガス浄化システム監視装置及び監視方法を提供すること
を目的とする。As described above, a reliable detection technique capable of detecting the deterioration of a catalyst used in an exhaust gas purification system has not been established yet. At present, it is not possible to sufficiently cope with deterioration of exhaust gas purification performance due to the above factors. Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system monitoring device and a monitoring method capable of reliably detecting deterioration of a catalyst device.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明による排気ガス
浄化システム監視装置は、エンジンの排気ガス中に含ま
れる有害成分の酸化又は還元を促進する触媒装置と、触
媒装置の後方に配置されかつ排気ガス中に含まれる窒素
酸化物（ＮＯx）の濃度に対応した出力を発生する窒素
酸化物ガスセンサと、窒素酸化物ガスセンサの出力を増
幅しかつ有害成分の量が所定の値を越えたときに出力を
発生する増幅器と、増幅器の出力により作動される触媒
劣化表示装置とを備えている。この排気ガス浄化システ
ム監視装置の実施形態では、増幅器から生ずるパルスを
計数しパルス数が所定数を越えたときに触媒劣化表示装
置に出力を生ずる。窒素酸化物（ＮＯx）ガスを検知す
るガスセンサが酸素イオン伝導体を用いた起電力型の固
体素子型センサである。窒素酸化物ガスセンサの信号と
エンジンの運転状態に基づく空燃比、エンジン回転数、
スロットル開度、排気ガス浄化触媒温度及び排気ガス温
度の情報の少なくとも１つ以上を併せて、触媒装置の劣
化を判定する。また、触媒装置の後方に配置されかつ排
気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）以外の他の有
害物質の濃度に対応した出力を発生する付加的ガスセン
サと、付加的ガスセンサの出力を増幅しかつ他の有害物
質の量が所定の値を越えたときに出力を発生する付加的
増幅器と、増幅器及び付加的増幅器の出力により作動さ
れる触媒劣化表示装置とが設けられる。付加的ガスセン
サは、炭化水素（ＨＣ）ガスセンサ、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）ガスセンサ、酸素（Ｏ2）ガスセンサの少なくとも
１つ以上のガスセンサからなる。窒素酸化物ガスセンサ
の信号とエンジンの運転状態に基づく空燃比、エンジン
回転数、スロットル開度、排気ガス浄化触媒温度及び排
気ガス温度の情報の少なくとも１つ以上を併せて、排気
ガス浄化システムの浄化能の良否判定を行う。排気ガス
システムの触媒は、リーン燃焼排気ガスに対して、炭化
水素を還元剤とする還元作用と、一酸化炭素（ＣＯ）の
酸化作用を併せ持つ触媒であり、ガスセンサが窒素酸化
物（ＮＯx）ガスセンサと一酸化炭素（ＣＯ）ガスセン
サからなる。この発明による排気ガス浄化システム監視
方法は、エンジンの排気ガス中に含まれる有害成分の酸
化又は還元を促進する触媒装置の後方に配置されかつ排
気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）の濃度に対応
した出力を発生する窒素酸化物ガスセンサの出力を取り
出す過程と、増幅器により窒素酸化物ガスセンサの出力
を増幅しかつ有害成分の量が所定の値を越えたときに触
媒装置の劣化を判定する過程とを含む。増幅器から生ず
るパルスを計数しパルス数が所定数を越えたときに触媒
装置の劣化を判定する。また、排気ガス浄化システム監
視方法は、触媒装置の後方に配置されかつ排気ガス中に
含まれる窒素酸化物（ＮＯx）以外の他の有害物質の濃
度に対応した出力を発生する付加的ガスセンサの出力を
取り出す過程と、付加的増幅器により付加的ガスセンサ
の出力を増幅しかつ他の有害物質の量が所定の値を越え
たか否かを判定する過程と、増幅器及び付加的増幅器の
出力がいずれも所定の値を越えたときに触媒装置の劣化
を判定する過程とを含んでもよい。排気ガス浄化システ
ム監視装置及び監視方法では、触媒装置内での窒素酸化
物（ＮＯx）の還元作用と一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水
素（ＨＣ）の酸化作用を、窒素酸化物（ＮＯx）ガスセ
ンサにより検知することができる。An exhaust gas purifying system monitoring apparatus according to the present invention includes a catalyst device for promoting the oxidation or reduction of harmful components contained in exhaust gas of an engine; A nitrogen oxide gas sensor that generates an output corresponding to the concentration of nitrogen oxides (NOx) contained in the gas, and an output that amplifies the output of the nitrogen oxide gas sensor and outputs when the amount of harmful components exceeds a predetermined value And a catalyst deterioration indicator activated by the output of the amplifier. In this embodiment of the exhaust gas purification system monitoring apparatus, pulses generated by the amplifier are counted, and an output is generated on the catalyst deterioration display device when the number of pulses exceeds a predetermined number. A gas sensor for detecting a nitrogen oxide (NOx) gas is an electromotive force solid-state sensor using an oxygen ion conductor. The air-fuel ratio based on the signal of the nitrogen oxide gas sensor and the operating state of the engine, the engine speed,
The deterioration of the catalyst device is determined based on at least one of the information on the throttle opening, the exhaust gas purification catalyst temperature, and the exhaust gas temperature. Further, an additional gas sensor disposed behind the catalytic device and generating an output corresponding to the concentration of other harmful substances other than nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas, and amplifying the output of the additional gas sensor An additional amplifier is provided which generates an output when the amount of other harmful substances exceeds a predetermined value, and a catalyst deterioration indicator activated by the amplifier and the output of the additional amplifier. Additional gas sensors include hydrocarbon (HC) gas sensors, carbon monoxide (C
An O) gas sensor and at least one gas sensor of an oxygen (O 2 ) gas sensor. Purification of the exhaust gas purification system by combining at least one of the information of the air-fuel ratio, the engine speed, the throttle opening, the exhaust gas purification catalyst temperature and the exhaust gas temperature based on the signal of the nitrogen oxide gas sensor and the operating state of the engine. The performance is judged. The catalyst of the exhaust gas system is a catalyst having both a reducing action using hydrocarbon as a reducing agent and an oxidizing action of carbon monoxide (CO) for lean combustion exhaust gas, and the gas sensor is a nitrogen oxide (NOx) gas sensor. And a carbon monoxide (CO) gas sensor. An exhaust gas purifying system monitoring method according to the present invention is provided at a position behind a catalytic device that promotes oxidation or reduction of harmful components contained in exhaust gas of an engine, and the concentration of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. Extracting the output of the nitrogen oxide gas sensor that generates an output corresponding to the above, and amplifying the output of the nitrogen oxide gas sensor with an amplifier and determining deterioration of the catalyst device when the amount of the harmful component exceeds a predetermined value. Process. The pulses generated by the amplifier are counted, and when the number of pulses exceeds a predetermined number, deterioration of the catalyst device is determined. Also, the exhaust gas purification system monitoring method includes an output of an additional gas sensor disposed behind the catalyst device and generating an output corresponding to the concentration of other harmful substances other than nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. Extracting the output of the additional gas sensor with an additional amplifier and determining whether the amount of other harmful substances exceeds a predetermined value, and determining whether the outputs of the amplifier and the additional amplifier are both predetermined. And determining the deterioration of the catalyst device when the value exceeds the value. In the exhaust gas purification system monitoring device and the monitoring method, a nitrogen oxide (NOx) gas sensor is used to determine the reducing action of nitrogen oxide (NOx) and the oxidizing action of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) in a catalyst device. Can be detected.

【０００８】[0008]

【発明の実施の形態】以下、この発明による排気ガス浄
化システム監視装置及び監視方法を図１〜図４について
説明する。図１はこの発明による排気ガス浄化システム
監視装置のブロック図を示す。この排気ガス浄化システ
ム監視装置は、エンジン１と、エンジン１の排気ガスを
通過させる排気管２と、排気管２の途中に設けられた触
媒装置３と、触媒装置３の後方で排気管２に隣接して取
り付けられた窒素酸化物ガスセンサ４、一酸化炭素ガス
センサ５、炭化水素ガスセンサ６と、エンジン１に取り
付けられたエンジン回転数センサ７及びスロットル開度
センサ８と、エンジン１と触媒装置３との間で排気管２
に取り付けられた酸素センサ９と、触媒装置３に取り付
けられた触媒温度センサ１０と、車速センサ（スピード
メータ）１１とがエンジン制御装置１２に接続される。
窒素酸化物（ＮＯx）ガスを検知する窒素酸化物ガスセ
ンサ４は例えば酸素イオン伝導体を用いた起電力型の固
体素子型センサを使用できるが、使用するガスセンサは
電気抵抗が変化する感ガス半導体センサ又は素子表面で
のガスの燃焼により電気抵抗が変化する接触燃焼式ガス
センサを使用することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An exhaust gas purifying system monitoring apparatus and a monitoring method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a block diagram of an exhaust gas purification system monitoring apparatus according to the present invention. The exhaust gas purification system monitoring device includes an engine 1, an exhaust pipe 2 through which exhaust gas of the engine 1 passes, a catalyst device 3 provided in the middle of the exhaust pipe 2, and an exhaust pipe 2 behind the catalyst device 3. A nitrogen oxide gas sensor 4, a carbon monoxide gas sensor 5, a hydrocarbon gas sensor 6 mounted adjacently, an engine speed sensor 7 and a throttle opening sensor 8 mounted on the engine 1, the engine 1, the catalyst device 3, Exhaust pipe 2 between
An oxygen sensor 9 attached to the engine, a catalyst temperature sensor 10 attached to the catalyst device 3, and a vehicle speed sensor (speedometer) 11 are connected to the engine control device 12.
As the nitrogen oxide gas sensor 4 for detecting nitrogen oxide (NOx) gas, for example, an electromotive force type solid element type sensor using an oxygen ion conductor can be used, but the gas sensor used is a gas-sensitive semiconductor sensor whose electric resistance changes. Alternatively, it is possible to use a contact combustion type gas sensor whose electric resistance changes due to gas combustion on the element surface.

【０００９】排気ガス中の浄化対象ガスは、窒素酸化物
（ＮＯx）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）の
３種である。一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）は
酸化により最終的に二酸化炭素（ＣＯ2）と水（Ｈ2Ｏ）
になり、窒素酸化物（ＮＯｘ）は還元されて窒素ガス
（Ｎ２）と酸素ガス（Ｏ2）になる。本発明による排気
ガス浄化システム監視装置及び監視方法では、浄化作用
は窒素酸化物（ＮＯx）の還元作用と一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）の酸化作用に機能が大別される
ことに着目し、浄化機能の直接判定には、窒素酸化物
（ＮＯx）センサを必須とする。一酸化炭素（ＣＯ）、
炭化水素（ＨＣ）には、必ずしも個別のセンサを必要と
せず、いずれかを検知できるセンサ又は両方に感度を有
するセンサを使用し、又は酸素ガスを検知するセンサを
適宜使用することを基本とする。本発明者は、窒素酸化
物（ＮＯx）ガスセンサを必須とする殆どのガス浄化シ
ステムでは、基本劣化モードを検知可能であることを見
いだし、本発明を為すに至った。[0009] Gases to be purified in the exhaust gas are three types: nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), and hydrocarbons (HC). Carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) are finally oxidized to carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O).
And the nitrogen oxides (NOx) are reduced to nitrogen gas (N 2 ) and oxygen gas (O 2 ). In the exhaust gas purifying system monitoring apparatus and the monitoring method according to the present invention, the purifying action includes the reducing action of nitrogen oxide (NOx) and the carbon monoxide (C).
O) and nitrogen oxide (NOx) sensors are indispensable for direct determination of the purification function, focusing on the fact that functions are roughly classified into the oxidizing action of hydrocarbons (HC). Carbon monoxide (CO),
The hydrocarbon (HC) does not necessarily require a separate sensor, but basically uses a sensor capable of detecting either one or a sensor having sensitivity for both, or a sensor that detects oxygen gas as appropriate. . The present inventor has found that most gas purification systems that require a nitrogen oxide (NOx) gas sensor can detect the basic deterioration mode, and have accomplished the present invention.

【００１０】更に、前記構成に加えて、ガスセンサのガ
ス濃度情報とエンジンの空燃比、回転数、スロットル開
度、車速、浄化触媒温度、排気ガス温度の少なくとも１
つ以上をあわせて、排気ガス浄化触媒及びシステム自体
の良否を判定することを基本構成とし、触媒劣化の検知
又はエンジン制御の補正の信頼性を向上することが可能
となる。Further, in addition to the above configuration, at least one of the gas concentration information of the gas sensor and the air-fuel ratio of the engine, the number of revolutions, the throttle opening, the vehicle speed, the temperature of the purification catalyst, and the temperature of the exhaust gas.
In addition to the above, the basic configuration is to judge the quality of the exhaust gas purification catalyst and the system itself, and it is possible to improve the reliability of detection of catalyst deterioration or correction of engine control.

【００１１】図２はエンジン制御装置１２の詳細を示す
ブロック図である。窒素酸化物ガスセンサ４は増幅器２
０を介して差動増幅器２１の反転入力端子に接続され
る。差動増幅器２１の非反転入力端子は分圧抵抗２２と
２３との間に接続される。差動増幅器２１の出力はダイ
オード２４及び抵抗２５を介して差動増幅器２６の反転
入力端子に接続される。抵抗２５と差動増幅器２６との
間にはコンデンサ２７が接続され積分回路を構成する。
差動増幅器２６の非反転入力端子は分圧抵抗２８と２９
との間に接続される。差動増幅器２６の出力、エンジン
回転数センサ７、スロットル開度センサ８、触媒温度セ
ンサ１０及び車速センサ１１はエンジン制御回路３０に
接続される。一酸化炭素ガスセンサ５、炭化水素ガスセ
ンサ６及び酸素センサ９はそれぞれ差動増幅器２１、２
６を含む同様の回路を含む増幅装置３１を介してエンジ
ン制御回路３０に接続される。エンジン制御回路３０
は、イグニッション回路及び燃料噴射回路等のエンジン
駆動回路３２及び触媒劣化表示装置３３に接続される。FIG. 2 is a block diagram showing details of the engine control device 12. As shown in FIG. The nitrogen oxide gas sensor 4 is an amplifier 2
0 is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 21. The non-inverting input terminal of the differential amplifier 21 is connected between the voltage dividing resistors 22 and 23. The output of the differential amplifier 21 is connected via a diode 24 and a resistor 25 to an inverting input terminal of a differential amplifier 26. A capacitor 27 is connected between the resistor 25 and the differential amplifier 26 to form an integrating circuit.
The non-inverting input terminal of the differential amplifier 26 includes voltage dividing resistors 28 and 29
Connected between The output of the differential amplifier 26, the engine speed sensor 7, the throttle opening sensor 8, the catalyst temperature sensor 10, and the vehicle speed sensor 11 are connected to an engine control circuit 30. The carbon monoxide gas sensor 5, the hydrocarbon gas sensor 6, and the oxygen sensor 9 are provided with differential amplifiers 21, 2, respectively.
6 is connected to the engine control circuit 30 via an amplifying device 31 including a similar circuit. Engine control circuit 30
Is connected to an engine drive circuit 32 such as an ignition circuit and a fuel injection circuit and a catalyst deterioration display device 33.

【００１２】触媒装置３はエンジン１の排気ガス中に含
まれる有害成分の酸化又は還元を促進する。窒素酸化物
ガスセンサ４は、触媒装置３の後方に配置されかつ排気
ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）の濃度に対応し
た出力を発生する。増幅器２０は窒素酸化物ガスセンサ
４の出力を増幅し、差動増幅器２１は、増幅器２０の出
力と分圧抵抗２２、２３によって決定される基準電圧と
を比較し、増幅器２０の出力が基準電圧を越えたときに
出力を発生する。差動増幅器２１の出力は抵抗２５及び
コンデンサ２７を介して差動増幅器２６の反転入力端子
に付与される。差動増幅器２６はコンデンサ２７に印加
される電圧が分圧抵抗２８、２９で決定される電圧より
高いときにエンジン制御回路３０に出力を発生する。エ
ンジン制御回路３０は差動増幅器２６、増幅装置３３、
エンジン回転数センサ７、スロットル開度センサ８、触
媒温度センサ１０及び車速センサ１１の出力を受信して
演算した後、エンジン駆動回路３２及び触媒劣化表示装
置３３に出力を付与する。触媒劣化表示装置３３は視覚
表示を与える発光ダイオード又は聴覚表示を与えるブザ
ーにより構成される。The catalyst device 3 promotes oxidation or reduction of harmful components contained in the exhaust gas of the engine 1. The nitrogen oxide gas sensor 4 is disposed behind the catalyst device 3 and generates an output corresponding to the concentration of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas. The amplifier 20 amplifies the output of the nitrogen oxide gas sensor 4, and the differential amplifier 21 compares the output of the amplifier 20 with a reference voltage determined by the voltage dividing resistors 22 and 23. Generates output when exceeded. The output of the differential amplifier 21 is provided to an inverting input terminal of the differential amplifier 26 via a resistor 25 and a capacitor 27. The differential amplifier 26 generates an output to the engine control circuit 30 when the voltage applied to the capacitor 27 is higher than the voltage determined by the voltage dividing resistors 28 and 29. The engine control circuit 30 includes a differential amplifier 26, an amplifier 33,
After receiving and calculating the outputs of the engine speed sensor 7, the throttle opening sensor 8, the catalyst temperature sensor 10, and the vehicle speed sensor 11, the outputs are given to the engine drive circuit 32 and the catalyst deterioration display device 33. The catalyst deterioration display device 33 includes a light emitting diode that provides a visual display or a buzzer that provides an auditory display.

【００１３】エンジン制御回路３０は図３に示す動作シ
ーケンスに従って作動される。図３では、ステップ４０
において窒素酸化物ガスセンサ４が排気管２を流れる排
気ガスの窒素酸化物ガスを検出し、窒素酸化物ガスの排
出量が一定量を越えると差動増幅器２１は出力を発生す
る。窒素酸化物ガスセンサ４が窒素酸化物ガスを検出す
ると、多数の間欠的パルスを発生し、差動増幅器２１の
反転入力端子には間欠的パルスが付与される。差動増幅
器２１は間欠的パルスの内分圧抵抗２２、２３によって
設定される電圧レベルを越えるパルスのみを増幅する。
差動増幅器２１の出力はコンデンサ２７に蓄積され、コ
ンデンサ２７に蓄積された電荷が分圧抵抗２８、２９に
より設定される電圧より高い電圧に達したときに差動増
幅器２６はエンジン制御回路３０に出力を発生し、エン
ジン制御回路３０は、ステップ４１において窒素酸化物
ガスの排出量が基準量を越えたものと判断する。次に、
ステップ４２において、炭化水素ガスセンサ６が排気ガ
ス中の炭化水素の排出量を検出し、炭化水素の排出量が
一定のレベルを越えると、増幅装置３１はエンジン制御
回路３０に出力を付与し、エンジン制御回路３０は触媒
装置３の酸化活性が劣化したか否か判断する（ステップ
４３）。エンジン制御回路３０は酸化活性が劣化したと
判断すると、ステップ４４において触媒装置３が劣化し
たと判断し、触媒劣化表示装置３３を差動させる。ステ
ップ４４において酸化活性が劣化しないと判断すると、
ステップ４５において、ウィンドシフト補正処理を行
う。The engine control circuit 30 is operated according to the operation sequence shown in FIG. In FIG. 3, step 40
, The nitrogen oxide gas sensor 4 detects the nitrogen oxide gas of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2, and when the amount of exhausted nitrogen oxide gas exceeds a certain amount, the differential amplifier 21 generates an output. When the nitrogen oxide gas sensor 4 detects the nitrogen oxide gas, a number of intermittent pulses are generated, and the intermittent pulse is applied to the inverting input terminal of the differential amplifier 21. The differential amplifier 21 amplifies only those pulses exceeding the voltage level set by the internal voltage dividing resistors 22 and 23 of the intermittent pulse.
The output of the differential amplifier 21 is stored in a capacitor 27, and when the charge stored in the capacitor 27 reaches a voltage higher than the voltage set by the voltage dividing resistors 28 and 29, the differential amplifier 26 An output is generated, and the engine control circuit 30 determines in step 41 that the emission amount of the nitrogen oxide gas exceeds the reference amount. next,
In step 42, the hydrocarbon gas sensor 6 detects the amount of hydrocarbons in the exhaust gas, and when the amount of hydrocarbons exceeds a certain level, the amplifying device 31 gives an output to the engine control circuit 30, The control circuit 30 determines whether the oxidation activity of the catalyst device 3 has deteriorated (step 43). When the engine control circuit 30 determines that the oxidation activity has deteriorated, it determines in step 44 that the catalyst device 3 has deteriorated, and makes the catalyst deterioration display device 33 differential. If it is determined in step 44 that the oxidation activity does not deteriorate,
In step 45, a wind shift correction process is performed.

【００１４】図４はエンジン制御回路３０の他の作動形
態を示すが、ステップ４０と４１は図３と同様である。
図４において、ステップ４１において窒素酸化物ガスの
排出量が基準量を越えたものと判断すると、エンジン制
御回路３０はストイキ運転（三元触媒による浄化）を行
う。ステップ４７では再び窒素酸化物ガスの排出量が基
準値を越えたか否か判断し、基準値を越えないとステッ
プ４０に戻り、基準値を越えると三元触媒の判定ルーチ
ンへ進む。FIG. 4 shows another mode of operation of the engine control circuit 30, but steps 40 and 41 are the same as in FIG.
In FIG. 4, when it is determined in step 41 that the amount of nitrogen oxide gas emission exceeds the reference amount, the engine control circuit 30 performs stoichiometric operation (purification by a three-way catalyst). In step 47, it is again determined whether or not the amount of nitrogen oxide gas exceeds the reference value. If it does not exceed the reference value, the process returns to step 40. If it exceeds the reference value, the process proceeds to the three-way catalyst determination routine.

【００１５】図３に示す実施形態は変更が可能である。
例えば、窒素酸化物ガスの排出量が基準値を越えたとき
に差動増幅器２１の出力が発生したときに、エンジン制
御回路３０の出力により触媒劣化表示装置３３を作動さ
せてもよい。また、差動増幅器２１から発生するパルス
をライン３４を経てエンジン制御回路３０に付与し、エ
ンジン制御回路３０に設けられたカウンタ手段により計
数し、パルス数が一定値を越えたときに、エンジン制御
回路３０が触媒装置３の劣化と判断してもよい。The embodiment shown in FIG. 3 can be modified.
For example, when the output of the differential amplifier 21 is generated when the emission amount of the nitrogen oxide gas exceeds the reference value, the catalyst deterioration display device 33 may be operated by the output of the engine control circuit 30. A pulse generated from the differential amplifier 21 is applied to the engine control circuit 30 via a line 34 and counted by a counter provided in the engine control circuit 30. When the number of pulses exceeds a certain value, the engine control The circuit 30 may determine that the catalyst device 3 has deteriorated.

【００１６】窒素酸化物ガスセンサ４の信号とエンジン
１の運転時の空燃比、エンジン回転数センサ７、スロッ
トル開度センサ８、触媒温度センサ１０及び排気ガス温
度の情報の少なくとも１つ以上を併せて、触媒装置３の
劣化判定を行ってもよい。A signal from the nitrogen oxide gas sensor 4 and at least one of information on an air-fuel ratio during operation of the engine 1, an engine speed sensor 7, a throttle opening sensor 8, a catalyst temperature sensor 10, and exhaust gas temperature are combined. Alternatively, the deterioration of the catalyst device 3 may be determined.

【００１７】また、触媒装置３の前後に配置されかつ排
気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）以外の他の有
害物質の濃度に対応した出力を発生する付加的ガスセン
サとして一酸化炭素（ＣＯ）ガスセンサ５、炭化水素
（ＨＣ）ガスセンサ６又は酸素（Ｏ2）ガスセンサ９か
ら出力を取出し、付加的ガスセンサの出力を増幅しかつ
他の有害物質の量が所定の値を越えたときに増幅装置３
１内の付加的増幅器から出力を発生し、差動増幅器２
１、２６及び付加的増幅器の出力を受信するエンジン制
御回路３０の出力により触媒劣化表示装置３３を作動さ
せてもよい。Further, carbon monoxide (CO) is provided as an additional gas sensor which is disposed before and after the catalyst device 3 and generates an output corresponding to the concentration of other harmful substances other than nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. A) An output is taken from the gas sensor 5, the hydrocarbon (HC) gas sensor 6 or the oxygen (O 2 ) gas sensor 9 to amplify the output of the additional gas sensor and when the amount of other harmful substances exceeds a predetermined value. 3
The output from the additional amplifier in
1, 26 and the output of the engine control circuit 30 which receives the output of the additional amplifier may activate the catalyst deterioration indicator 33.

【００１８】この発明による排気ガス浄化システム監視
方法は、エンジン１の排気ガス中に含まれる有害成分の
酸化又は還元を促進する触媒装置３の後方に配置されか
つ排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）の濃度に
対応した出力を発生する窒素酸化物ガスセンサ４の出力
を取り出す過程と、差動増幅器２１、２６により窒素酸
化物ガスセンサ４の出力を増幅しかつ有害成分の量が所
定の値を越えたときに触媒装置３の劣化を判定する過程
とを含む。差動増幅器２１から生ずるパルスを計数しパ
ルス数が所定数を越えたときに触媒装置３の劣化を判定
することができる。窒素酸化物ガスセンサ４の信号とエ
ンジンの運転状態に基づく空燃比、エンジン回転数、ス
ロットル開度、触媒装置の温度及び排気ガス温度の情報
の少なくとも１つ以上を併せて、触媒装置３の劣化を判
定することができる。The method for monitoring an exhaust gas purifying system according to the present invention comprises a nitrogen oxide which is disposed behind a catalytic device 3 for promoting the oxidation or reduction of harmful components contained in the exhaust gas of the engine 1 and which is contained in the exhaust gas. Extracting the output of the nitrogen oxide gas sensor 4 that generates an output corresponding to the concentration of (NOx), amplifying the output of the nitrogen oxide gas sensor 4 by the differential amplifiers 21 and 26, and setting the amount of the harmful component to a predetermined value. And determining the deterioration of the catalyst device 3 when the temperature exceeds the threshold. The pulses generated by the differential amplifier 21 are counted, and when the number of pulses exceeds a predetermined number, the deterioration of the catalyst device 3 can be determined. The degradation of the catalyst device 3 is determined by combining at least one of the signal of the nitrogen oxide gas sensor 4 and the information of the air-fuel ratio, the engine speed, the throttle opening, the temperature of the catalyst device, and the temperature of the exhaust gas based on the operating state of the engine. Can be determined.

【００１９】また、排気ガス浄化システム監視方法は、
触媒装置３の後方に配置されかつ排気ガス中に含まれる
窒素酸化物（ＮＯx）以外の他の有害物質の濃度に対応
した出力を発生する付加的ガスセンサの出力を取り出す
過程と、付加的増幅器により付加的ガスセンサの出力を
増幅しかつ他の有害物質の量が所定の値を越えたか否か
を判定する過程と、増幅器及び付加的増幅器の出力がい
ずれも所定の値を越えたときに触媒装置３の劣化を判定
する過程とを含んでもよい。Further, the exhaust gas purification system monitoring method includes:
Extracting an output of an additional gas sensor disposed behind the catalytic converter 3 and generating an output corresponding to the concentration of other harmful substances other than nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas; Amplifying the output of the additional gas sensor and determining whether the amount of other harmful substances exceeds a predetermined value; and catalyzing the device when both the output of the amplifier and the additional amplifier exceed the predetermined value. And a step of judging the deterioration of No. 3.

【００２０】窒素酸化物ガスセンサ４の信号とエンジン
の運転状態に基づく空燃比、エンジン回転数、スロット
ル開度、排気ガス浄化触媒温度及び排気ガス温度の情報
の少なくとも１つ以上を併せて、触媒装置３の劣化を判
定する。A signal from the nitrogen oxide gas sensor 4 and at least one of information on an air-fuel ratio, an engine speed, a throttle opening, an exhaust gas purifying catalyst temperature, and an exhaust gas temperature based on the operating state of the engine are combined together to form a catalyst device. 3 is determined.

【００２１】エンジン回転数、スロットル開度又は車速
の時間変化から、エンジンの運転モードを推定し、窒素
酸化物（ＮＯx）濃度変化から、時間当たり又は走行距
離当たりの窒素酸化物（ＮＯx）排出量を推定し、触媒
装置３の良否を判定することもできる。エンジンの運転
状態を制御する空燃比制御信号又は排気ガス浄化触媒の
前の排気ガス中の酸素濃度のいずれか１つ又は２つ以上
と、ガスセンサから得た窒素酸化物（ＮＯx）ガス濃度
及び一酸化炭素（ＣＯ）ガス濃度、或いは、炭化水素ガ
スの少なくとも１つ以上の濃度情報から、空燃比制御の
良否を判断し、空燃比制御が正常に行われていると判断
したときに、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯx）ガス濃
度及び一酸化炭素（ＣＯ）ガス濃度又は炭化水素ガスの
時間当たり又は走行距離当たりの排出量を推定し、触媒
装置３の劣化程度を定量的に判定することもできる。触
媒装置３はウインドウ領域を必要とする三元触媒を含
み、ガスセンサによる排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ
x）ガスと一酸化炭素（ＣＯ）ガス又は炭化水素ガスの
成分濃度情報と空燃比制御信号に基づき、空燃比が空燃
比計の示す酸素の当量点に制御され、窒素酸化物（ＮＯ
x）濃度が所定レベルを超えたことを検知した時、ウイ
ンドウ領域のシフトと判定し、ウインドウ領域を補正し
てもよい。The operating mode of the engine is estimated from the time change of the engine speed, the throttle opening or the vehicle speed, and the nitrogen oxide (NOx) emission per hour or traveling distance is calculated from the nitrogen oxide (NOx) concentration change. And the quality of the catalyst device 3 can be determined. One or more of an air-fuel ratio control signal for controlling the operating state of the engine or an oxygen concentration in the exhaust gas before the exhaust gas purifying catalyst, and a nitrogen oxide (NOx) gas concentration and a gas concentration obtained from a gas sensor. Whether the air-fuel ratio control is good or bad is determined from carbon oxide (CO) gas concentration or at least one concentration information of hydrocarbon gas. Estimating nitrogen oxide (NOx) gas concentration and carbon monoxide (CO) gas concentration or hydrocarbon gas emission per hour or mileage, and quantitatively determining the degree of deterioration of the catalyst device 3 Can also. The catalyst device 3 includes a three-way catalyst requiring a window area, and detects nitrogen oxides (NO
x) The air-fuel ratio is controlled to the equivalent point of oxygen indicated by the air-fuel ratio meter based on the component concentration information of the gas and the carbon monoxide (CO) gas or the hydrocarbon gas and the air-fuel ratio control signal.
x) When it is detected that the density exceeds a predetermined level, the shift of the window area may be determined and the window area may be corrected.

【００２２】排気ガス浄化触媒の温度又は触媒装置３の
前又は後の排気ガス温度情報とガスセンサから得た成分
濃度情報から、触媒装置３が適正温度範囲で作動してい
る場合に、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯx）ガス、一
酸化炭素（ＣＯ）ガス又は炭化水素ガスをガスセンサに
より検知し、センサ出力信号をもとに排気ガス浄化能を
定量的に判定し、温度条件により排気ガス浄化能を補正
してもよい。触媒装置の温度を検知する触媒温度センサ
１０は、触媒装置３の過熱を検知する温度センサを兼ね
る。Based on the temperature of the exhaust gas purifying catalyst or the exhaust gas temperature information before or after the catalyst device 3 and the component concentration information obtained from the gas sensor, when the catalyst device 3 is operating in an appropriate temperature range, A gas sensor detects nitrogen oxide (NOx) gas, carbon monoxide (CO) gas, or hydrocarbon gas, and quantitatively determines exhaust gas purification ability based on the sensor output signal. The performance may be corrected. The catalyst temperature sensor 10 that detects the temperature of the catalyst device also functions as a temperature sensor that detects overheating of the catalyst device 3.

【００２３】エンジンの所定運転状態でのガスセンサか
ら時系列に採取した排気ガス成分情報から触媒装置３の
浄化能の経時劣化曲線を回帰分析により推定するか又は
残存寿命を推定し、予め設定した劣化判定レベルに至っ
た場合に触媒装置３の寿命と判定し、また所定の時系列
劣化パターンから外れた場合には、ガスセンサの異常又
は触媒装置３の異常と判定することができる。A time-dependent deterioration curve of the purifying ability of the catalyst device 3 is estimated by regression analysis from the exhaust gas component information collected in a time series from the gas sensor in a predetermined operating state of the engine, or the remaining life is estimated, and a predetermined deterioration is determined. When the determination level is reached, the life of the catalyst device 3 is determined, and when it deviates from a predetermined time-series deterioration pattern, it can be determined that the gas sensor is abnormal or the catalyst device 3 is abnormal.

【００２４】触媒装置３の劣化判定又は修復の観点か
ら、信頼性の高い排気ガス浄化システムに必要な条件は
次の通りである。 （１） 排気ガス浄化システム自体の劣化を直接的に検
知すること。 （２） ある程度定量的に劣化レベルを検知し、排気ガ
ス浄化システムの寿命の推定ができること。 （３） 再生可能であること。 （４） 劣化に対する判断が正確であること。The conditions required for a highly reliable exhaust gas purification system are as follows from the viewpoint of determining deterioration or repairing the catalyst device 3. (1) To directly detect the deterioration of the exhaust gas purification system itself. (2) To be able to quantitatively detect the deterioration level to some extent and estimate the life of the exhaust gas purification system. (3) Reproducible. (4) The judgment on deterioration should be accurate.

【００２５】排気ガス浄化システムでは一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）では、酸化作用により浄化さ
れ、基本的に還元により浄化される窒素酸化物（ＮＯ
x）ガスとは作用が異なる。従って、システムの酸化作
用の劣化と還元作用の劣化が必ずしも同一のものでない
ことが有り得る。この点についての事情は各浄化システ
ムにより異なることから、各システム毎に本発明の構成
と作用を述べる。In the exhaust gas purification system, carbon monoxide (C
O) and hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NO
x) Different in action from gas. Therefore, the deterioration of the oxidizing action and the deterioration of the reducing action of the system may not always be the same. Since the situation in this respect differs depending on each purification system, the configuration and operation of the present invention will be described for each system.

【００２６】最初に、三元触媒を使用する浄化システム
では、現状の三元触媒ではウインドウ領域で、酸化と還
元を同時に行うため、酸化作用が劣化した場合には窒素
酸化物（ＮＯx）の還元作用は期待できない。このた
め、酸化作用の劣化を検出して触媒又は浄化システムの
劣化と判定してよいが、逆に、酸化作用が機能しても窒
素酸化物（ＮＯx）の浄化作用が正常に機能していると
はいえない。例えば、現状の三元触媒は、酸素が過剰に
存在しても一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）に対
して酸化作用を行うが、窒素酸化物（ＮＯx）ガスに対
する還元作用は失われる。従って、何らかの原因で空燃
比制御がリーン側にずれて酸素過剰になると、一酸化炭
素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）は浄化されるが、窒素酸
化物（ＮＯx）は浄化されない現象が起こり得る。この
ような現象の一例として触媒の酸化活性がやや劣化した
場合のメタンシフトの具体例がある。これは即売の触媒
の酸化活性がやや劣化すると、未燃の炭化水素（ＨＣ）
がリーン領域で酸素センサの電極表面で燃焼して酸素を
消費し、触媒のウインドウ領域と酸素の当量点にズレが
生じる現象である。すなわち、酸素センサの示す理論空
燃比域（＝酸素センサの示す酸素の当量点）では実際に
酸素が存在し、窒素酸化物（ＮＯx）の還元は十分に行
われていない。First, in a purification system using a three-way catalyst, oxidation and reduction are simultaneously performed in the window region in the current three-way catalyst, so that when the oxidation action is deteriorated, the reduction of nitrogen oxides (NOx) is performed. No effect can be expected. For this reason, the deterioration of the oxidizing action may be detected to determine that the catalyst or the purification system has deteriorated, but conversely, the purifying action of nitrogen oxides (NOx) functions normally even if the oxidizing action functions. Not really. For example, the current three-way catalyst oxidizes carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) even if oxygen is present in excess, but loses the reducing action on nitrogen oxide (NOx) gas. Will be Therefore, if the air-fuel ratio control shifts to the lean side for some reason and oxygen becomes excessive, a phenomenon may occur in which carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) are purified but nitrogen oxides (NOx) are not purified. . As an example of such a phenomenon, there is a specific example of a methane shift when the oxidation activity of the catalyst is slightly deteriorated. This is because if the oxidation activity of the sold catalyst deteriorates slightly, unburned hydrocarbons (HC)
Is a phenomenon in which oxygen is consumed by burning on the electrode surface of the oxygen sensor in the lean region, and a deviation occurs between the window region of the catalyst and the equivalent point of oxygen. In other words, oxygen actually exists in the stoichiometric air-fuel ratio range indicated by the oxygen sensor (= equivalent point of oxygen indicated by the oxygen sensor), and nitrogen oxides (NOx) are not sufficiently reduced.

【００２７】このような場合でも、窒素酸化物（ＮＯ
x）を検知するセンサを装備すると、基本的に浄化シス
テムの機能を正しく判定することができる。即ち、シス
テムの酸化能力の低下に伴い、窒素酸化物（ＮＯx）ガ
スの還元能力が低下し、窒素酸化物（ＮＯx）のガスセ
ンサでシステムの浄化能力の低下を検知できる。また、
システムの還元能力が低下すれば、直接窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）ガスが増加し、窒素酸化物（ＮＯx）ガスセンサで
浄化能力の低下を検知できる。Even in such a case, the nitrogen oxide (NO
If a sensor for detecting x) is provided, basically the function of the purification system can be correctly determined. That is, as the oxidizing ability of the system decreases, the reducing ability of the nitrogen oxide (NOx) gas decreases, and a decrease in the purification ability of the system can be detected by the nitrogen oxide (NOx) gas sensor. Also,
If the reduction capacity of the system decreases, the nitrogen oxides (N
Ox) gas increases and a nitrogen oxide (NOx) gas sensor can detect a decrease in purification performance.

【００２８】以上より、いずれの場合でも窒素酸化物
（ＮＯx）ガスセンサを必須のセンサとして装備するこ
とで浄化システムの劣化を検知できることが判る。窒素
酸化物（ＮＯx）センサを用いる本発明の構成によれ
ば、従来のデュアル酸素センサ法に比べて、窒素酸化物
（ＮＯx）浄化能の単独劣化が検知できる点、一酸化炭
素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）ガスの浄化能の劣化も窒
素酸化物（ＮＯx）センサで検知可能である点、ガスセ
ンサとしては最小限１個の窒素酸化物（ＮＯx）ガスセ
ンサがあればよく、構成として簡素である点等の優位性
を有する。From the above, it can be seen that in any case, the deterioration of the purification system can be detected by equipping the nitrogen oxide (NOx) gas sensor as an essential sensor. According to the configuration of the present invention using a nitrogen oxide (NOx) sensor, it is possible to detect a single deterioration of the nitrogen oxide (NOx) purification ability as compared with the conventional dual oxygen sensor method, carbon monoxide (CO), Deterioration of the purification performance of hydrocarbon (HC) gas can be detected by a nitrogen oxide (NOx) sensor, and the gas sensor only needs to have at least one nitrogen oxide (NOx) gas sensor. It has certain advantages.

【００２９】次に、リーン窒素酸化物（ＮＯx）触媒を
使用する浄化システムにおいて、リーン窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）触媒とは、酸素過剰の空燃比域（リーン領域）に
おいて発生する窒素酸化物（ＮＯx）ガスを還元分解す
る触媒である。その作用により現在までのところ２個に
大別される触媒が発表されているが、そのいずれの場合
においても本発明のシステムが有効である。以下にそれ
ぞれの触媒を用いた浄化システムに本発明の構成を適用
した場合を述べる。Next, in a purification system using a lean nitrogen oxide (NOx) catalyst, a lean nitrogen oxide (N
The Ox) catalyst is a catalyst that reduces and decomposes nitrogen oxide (NOx) gas generated in an oxygen-excess air-fuel ratio region (lean region). Up to now, catalysts roughly classified into two groups according to the action have been disclosed, but the system of the present invention is effective in both cases. Hereinafter, a case where the configuration of the present invention is applied to a purification system using each catalyst will be described.

【００３０】窒素酸化物（ＮＯx）吸蔵型触媒では、リ
ーン領域で発生した窒素酸化物（ＮＯx）を一時触媒に
吸着させて吸蔵して外部に排出させず、エンジンが理論
空燃比付近（ウインドウ領域）の運転状態になった時に
三元触媒の作用により吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯ
x）ガスを分解する。従って、浄化能の低下の原因は、
下記の２つの場合が考えられる。 ａ 触媒の窒素酸化物（ＮＯx）ガスの吸蔵能力が低下
するか、触媒の窒素酸化物（ＮＯx）吸蔵能力を超える
窒素酸化物（ＮＯx）ガスが発生する場合。この場合と
しては、長時間リーン運転が継続した場合が１例であ
る。この場合、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯx）ガス
が増加し、窒素酸化物（ＮＯx）ガスセンサにより浄化
能力低下が検知できる。窒素酸化物（ＮＯx）吸蔵能力
の低下は窒素酸化物（ＮＯx）がオーバーブローするま
でのリーン運転時間で推定可能である。またこの場合、
窒素酸化物（ＮＯx）が基準値を超えたところで、スト
イキ燃焼（三元触媒による浄化）を行い、それでも窒素
酸化物（ＮＯx）排出量が低下しない場合は三元触媒の
判定を行う。 ｂ 三元触媒の浄化能力が低下した場合 三元触媒の浄化能力が低下した場合は従来の三元触媒と
同様に考えられ、前記と同じ理由で窒素酸化物（ＮＯ
x）センサによる浄化能力の以下を検知することができ
る。In the nitrogen oxide (NOx) storage type catalyst, the nitrogen oxide (NOx) generated in the lean region is temporarily adsorbed by the catalyst and is not absorbed and discharged to the outside. ), The nitrogen oxides (NO
x) Decompose gas. Therefore, the cause of the decrease in purification capacity is
The following two cases can be considered. a When the nitrogen oxide (NOx) storage capacity of the catalyst is reduced or a nitrogen oxide (NOx) gas is generated that exceeds the nitrogen oxide (NOx) storage capacity of the catalyst. One example of this case is a case where the lean operation is continued for a long time. In this case, the nitrogen oxide (NOx) gas in the exhaust gas increases, and the nitrogen oxide (NOx) gas sensor can detect a decrease in purification performance. The decrease in the nitrogen oxide (NOx) storage capacity can be estimated by the lean operation time until the nitrogen oxide (NOx) overblows. Also in this case,
When the nitrogen oxide (NOx) exceeds the reference value, the stoichiometric combustion (purification by the three-way catalyst) is performed. If the nitrogen oxide (NOx) emission does not decrease yet, the determination of the three-way catalyst is performed. b. When the purification ability of the three-way catalyst is reduced When the purification ability of the three-way catalyst is reduced, it is considered in the same manner as the conventional three-way catalyst, and the nitrogen oxides (NO
x) It is possible to detect the following of the purification ability by the sensor.

【００３１】一方、リーン領域での一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）の浄化能力のみが劣化する現象
も仮想できるが、これは現実には起こり得ない。即ち、
酸化触媒は、リーン域とウインドウ域で共通であるた
め、リーン域での酸化作用の低下はウインドウ域での酸
化作用の低下から窒素酸化物（ＮＯx）ガスの浄化能力
の低下となって現れる。従って窒素酸化物（ＮＯx）吸
蔵型のリーン窒素酸化物（ＮＯx）触媒でも、窒素酸化
物（ＮＯx）ガスセンサを必須の装備として浄化システ
ムの基本的な劣化モードを検知できる。On the other hand, carbon monoxide (C
O), a phenomenon in which only the purification ability of hydrocarbons (HC) is deteriorated can be imagined, but this cannot actually occur. That is,
Since the oxidation catalyst is common to the lean region and the window region, a decrease in the oxidizing effect in the lean region appears as a decrease in the nitrogen oxide (NOx) gas purification ability due to a decrease in the oxidizing effect in the window region. Accordingly, even with a nitrogen oxide (NOx) storage type lean nitrogen oxide (NOx) catalyst, a basic deterioration mode of the purification system can be detected by using a nitrogen oxide (NOx) gas sensor as an essential equipment.

【００３２】選択還元触媒型の触媒は、リーン運転状態
で排気ガス中に含まれる未燃の炭化水素（ＨＣ）又は意
識的に添加された炭化水素（ＨＣ）等の還元剤により、
窒素酸化物（ＮＯx）ガスを還元させるものである。こ
の場合、還元剤は共存する酸素とは結びつかず、窒素酸
化物（ＮＯx）ガスの還元に選択的に消費される。従っ
て、この方式は窒素酸化物（ＮＯx）を還元する際に炭
化水素（ＨＣ）を消耗するが、基本的には、炭化水素
（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）を酸化する機能を有して
いない。このため、実用に際してリーン領域でも一酸化
炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）が問題となる排出レベ
ルであれば、酸化触媒を併用する必要がある。以上のこ
とから、 ａ 選択還元触媒のみを使用し、一酸化炭素（ＣＯ）、
炭化水素（ＨＣ）は問題とならないレベルの場合 ｂ 酸化触媒を併用する場合 の２つのケースが有り得る。ａの場合は明らかに浄化対
象が窒素酸化物（ＮＯx）ガスのみであるから、窒素酸
化物（ＮＯx）ガスセンサで浄化システムの劣化を直接
検知することになるので、本発明のごとく窒素酸化物
（ＮＯx）ガスセンサを必須とすることで問題ない。The selective reduction catalyst type catalyst is provided by a reducing agent such as unburned hydrocarbon (HC) or consciously added hydrocarbon (HC) contained in exhaust gas in a lean operation state.
It is for reducing nitrogen oxide (NOx) gas. In this case, the reducing agent is not connected to the coexisting oxygen and is selectively consumed for reducing the nitrogen oxide (NOx) gas. Therefore, this method consumes hydrocarbons (HC) when reducing nitrogen oxides (NOx), but basically has the function of oxidizing hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO). Not. For this reason, it is necessary to use an oxidation catalyst together with carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) at an emission level that poses a problem in a lean region in practical use. From the above, a. Only using the selective reduction catalyst, carbon monoxide (CO),
There are two cases where hydrocarbons (HC) are at a level that does not cause a problem. In the case of a, since the object to be purified is obviously only nitrogen oxide (NOx) gas, the deterioration of the purification system is directly detected by the nitrogen oxide (NOx) gas sensor. NOx) There is no problem by requiring a gas sensor.

【００３３】ｂの場合は、さらに２つのケースに分けら
れる。すなわち、酸化触媒を全く独立した別の触媒とし
て併用する場合と、リーン窒素酸化物（ＮＯx）触媒に
酸化機能を付加する場合がある。前者の場合は、独立し
た酸化触媒をリーン窒素酸化物（ＮＯx）触媒の前又
は、後ろに装着することが考えられるが、リーン窒素酸
化物（ＮＯx）触媒が基本的に還元剤を必要とすること
から、後ろに装着することが妥当である。この場合に
は、酸化触媒のみが単独で劣化する場合があり、この場
合には酸化触媒の劣化は一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素
（ＨＣ）のいずれか、又は両方を検知するガスセンサが
必要となる。一方、後者の場合には、還元剤となる炭化
水素（ＨＣ）と窒素酸化物（ＮＯx）ガスが触媒上に吸
着して反応し、炭化水素（ＨＣ）の酸化と同時に窒素酸
化物（ＮＯx）の還元が行われ、一酸化炭素（ＣＯ）は
この反応に関与せず、酸化触媒上でガス中の酸素と反し
て酸化される。すなわち、窒素酸化物（ＮＯx）の浄化
能力の低下は炭化水素（ＨＣ）の浄化能力の低下につな
がり、その逆もいえるが、一酸化炭素（ＣＯ）のみは独
立した反応となるため、この点を考慮する必要がある。
従って、この構成のシステムでは、窒素酸化物（ＮＯ
x）ガスセンサと一酸化炭素（ＣＯ）ガスに十分感度を
有するガスセンサを併用することで浄化システムの基本
的な劣化モードを検知することが可能となる。The case b is further divided into two cases. That is, there are a case where the oxidation catalyst is used in combination as a completely independent catalyst, and a case where an oxidation function is added to the lean nitrogen oxide (NOx) catalyst. In the former case, it is conceivable to mount an independent oxidation catalyst before or after the lean nitrogen oxide (NOx) catalyst, but the lean nitrogen oxide (NOx) catalyst basically requires a reducing agent. Therefore, it is appropriate to wear it behind. In this case, only the oxidation catalyst may be deteriorated alone. In this case, the deterioration of the oxidation catalyst requires a gas sensor for detecting one or both of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC). Becomes On the other hand, in the latter case, hydrocarbon (HC) serving as a reducing agent and nitrogen oxide (NOx) gas are adsorbed and reacted on the catalyst, and the nitrogen oxide (NOx) is simultaneously oxidized with the hydrocarbon (HC). Is reduced, and carbon monoxide (CO) does not participate in this reaction, and is oxidized on the oxidation catalyst against oxygen in the gas. That is, a decrease in the purification ability of nitrogen oxides (NOx) leads to a decrease in the purification ability of hydrocarbons (HC), and vice versa. However, since only carbon monoxide (CO) is an independent reaction, this point is pointed out. Need to be considered.
Therefore, in the system having this configuration, the nitrogen oxide (NO
x) By using a gas sensor and a gas sensor having sufficient sensitivity to carbon monoxide (CO) gas, it is possible to detect a basic deterioration mode of the purification system.

【００３４】前述のように、排気ガス浄化システムが上
記各種の触媒を使用するシステムである場合は、窒素酸
化物（ＮＯx）ガスセンサを必須とする本発明のシステ
ムにより、浄化能の基本的劣化モードを漏れなく検知す
ることが可能となり、システムの作動状況の良否判定又
はその情報を用いたシステムの動作補正が可能となる。
以上には、排気ガスを浄化するための窒素酸化物（ＮＯ
x）ガスの還元及び一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（Ｈ
Ｃ）の酸化を浄化触媒により行う場合について述べた
が、基本的に排気ガスを酸化又は還元を浄化触媒以外の
他の方法により行う場合においても、本発明の構成は有
用であることは勿論である。As described above, when the exhaust gas purifying system is a system using the above-mentioned various catalysts, the system of the present invention, which requires a nitrogen oxide (NOx) gas sensor, has a basic deterioration mode of purifying performance. Can be detected without omission, and it is possible to determine whether the operation state of the system is good or not, and to correct the operation of the system using the information.
As described above, nitrogen oxides (NO
x) Reduction of gas and carbon monoxide (CO), hydrocarbon (H
Although the case where the oxidation of C) is performed using the purification catalyst has been described, the configuration of the present invention is naturally useful even when the oxidation or reduction of the exhaust gas is basically performed by a method other than the purification catalyst. is there.

【００３５】次に、実用上での劣化判定の信頼性を向上
させるために、この発明ではエンジンの運転状態又は排
気ガス温度、浄化触媒温度に関する情報とガスセンサの
出力信号を併せて劣化判定を行う。Next, in order to improve the reliability of the deterioration judgment in practical use, in the present invention, the deterioration judgment is performed by combining the information on the operating state of the engine or the exhaust gas temperature and the purification catalyst temperature with the output signal of the gas sensor. .

【００３６】基本的にエンジンの運転状態は、時間とと
もに変化し、特に、自動車では、頻繁なアクセル操作に
より瞬時に変化する。このため、ガスセンサは高速応答
であることが必要である。一方、実際的な劣化の判定基
準としては、特定の運転モードでの運転時間、又は走行
距離当たりの排気ガス有害成分（窒素酸化物（ＮＯ
x）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ））の排出
量を用いるのが普通である。従って、センサとしては必
ずしも高速応答を必要としないように思われるが、実際
は、上記のように運転状態が変わって、排気ガスの有害
成分が変動したときに、それにある程度追従した出力が
得られるセンサでないと誤差が大きく問題である。応答
速度の大体の目安としては運転モードの中の最小時間ス
パンの２０％程度は必要と思われることから、Ｔ90で２
〜３秒以下が目安となる。このため、センサとしては、
比較的高速応答が期待できる起電力型が適している。さ
らに、排気ガス中に直接挿入できるタイプが望ましい
が、酸素イオン伝導体を用いたタイプが耐熱性もあり長
期安定で適している。Basically, the operating state of the engine changes with time, and particularly in a motor vehicle, it changes instantaneously by frequent accelerator operation. For this reason, the gas sensor needs to have a high-speed response. On the other hand, as a criterion for determining actual deterioration, an operation time in a specific operation mode or an exhaust gas harmful component (nitrogen oxide (NO
x), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC)) emissions. Therefore, it seems that the sensor does not necessarily require a high-speed response, but in fact, when the operating state changes as described above and the harmful components of the exhaust gas fluctuate, a sensor that can follow the output to some extent is obtained. Otherwise, the error is a big problem. The rule of thumb in the response speed from the minimum time about 20% of the span in the operating mode is deemed necessary, T 90 at 2
Approximately 3 seconds or less is a guide. For this reason, as a sensor,
An electromotive force type that can expect a relatively high-speed response is suitable. Further, a type that can be directly inserted into the exhaust gas is desirable, but a type using an oxygen ion conductor has heat resistance and is suitable for long-term stability.

【００３７】以上述べたごとく、ガスセンサがある程度
の運転状態に応じた応答出力を出せるものとし、次にエ
ンジンの運転状態とその時間変化が判れば特定運転モー
ドでその時間当たり有害成分の排出量が判る。また、エ
ンジンの運転状態で排出ガス中の有害成分濃度が変動す
ることは考慮する必要がある。即ち、浄化システムは実
際的な運転領域で排気ガス中の有害成分が所定濃度以下
に機能設計されるが、全領域で有害成分が一定濃度にな
るようには設計されないのが普通である。従って、ある
特定の運転モードでの浄化能を比較しないと正しい浄化
能の変化は分からない。このためには、エンジン回転
数、車速とスロットル開度から現在の運転状態を判断す
る機能が必要である。回転数、スロットル開度、車速か
ら、エンジンの運転状態を規定するのは、エンジンの実
用場面により異なる。定置式のエンジン、例えば、コー
ジェネレーションシステムのような場合では、負荷変動
はあまり大きくないことから、エンジン回転数だけでエ
ンジンの運転状態を規定してもよいかもしれない。一
方、自動車の場合には負荷変動も大きく、また変速機の
ギヤ比も様々であることから、単にエンジン回転数だけ
ではエンジンの運転状態を規定しづらい。即ち、スロッ
トル開度、車速と回転数から負荷を推定し、運転状態を
規定するのが良い。また、排出ガスの排出規制が、自動
車では特定の車速での走行距離当たりの排出量で規定さ
れるため、車速の情報は必要である。このように、エン
ジンの運転状態の規定の方法はいくつかあるが、適宜実
用場所に合わせて選択すればよい。要は、規定された特
定の運転状態で、ガスセンサ出力に基づく有害成分濃度
の時間積分から排出量を求めて、特定運転モードでの有
害成分排出量を検出することにより、正確な浄化システ
ムの現在の浄化能が定量的に推定できることが必要であ
る。As described above, it is assumed that the gas sensor can output a response according to a certain operating state, and if the operating state of the engine and its change over time are known, the emission amount of harmful components per hour in the specific operation mode is determined. I understand. Further, it is necessary to consider that the concentration of the harmful component in the exhaust gas fluctuates in the operating state of the engine. That is, the purification system is functionally designed so that the harmful components in the exhaust gas are equal to or lower than a predetermined concentration in a practical operation region, but is not usually designed so that the harmful components have a constant concentration in the entire region. Therefore, a correct change in the purification performance cannot be known unless the purification performance in a specific operation mode is compared. For this purpose, it is necessary to have a function of determining the current operating state from the engine speed, the vehicle speed, and the throttle opening. Defining the operating state of the engine based on the rotational speed, the throttle opening, and the vehicle speed differs depending on the practical situation of the engine. In the case of a stationary engine, for example, a cogeneration system, the load fluctuation is not so large, so that the operating state of the engine may be defined only by the engine speed. On the other hand, in the case of an automobile, the load fluctuation is large and the gear ratio of the transmission is also various. Therefore, it is difficult to specify the operating state of the engine only by the engine speed. That is, it is preferable to estimate the load from the throttle opening, the vehicle speed, and the number of revolutions, and to specify the driving state. In addition, since the emission control of the exhaust gas is defined by the amount of emission per mileage at a specific vehicle speed in an automobile, information on the vehicle speed is necessary. As described above, there are several methods for defining the operating state of the engine, and the method may be appropriately selected according to a practical place. The point is that in a specified specific operating state, the amount of emission is obtained from the time integration of the concentration of harmful components based on the output of the gas sensor, and the amount of emissions of harmful components in the specific operation mode is detected. It is necessary to be able to quantitatively estimate the purification capacity of methane.

【００３８】排気ガス浄化システムでは、通常ある一定
の空燃比に制御された燃料ガスを前提とし、システムが
構成されている。代表的な例としては、三元触媒を用い
た浄化システムでは、空燃比は理論空燃比前後のいわゆ
るウインドウ領域に制御され三元触媒が最適に作用する
条件を作り出している。従って、このような空燃比制御
が行われている浄化システムにあっては、その浄化能を
評価判定する場合には、空燃比を適正に制御する前提の
確認が必要となる。このために、この発明では通常空燃
比制御に用いられる酸素センサの信号が変化した場合
に、エンジンの運転状態又は空燃比の変化を監視し、適
正と判断した場合のみ、有害成分ガスを検知するガスセ
ンサの出力信号に基づく浄化システムの浄化能の定量的
判断を行う。酸素センサの出力がリーンからリッチへ、
又はその逆に変化した時にそれに応じた空燃比制御信号
が発生すれば、システムの空燃比制御が行われていると
判断できる。この酸素センサは、理論空燃比を検出する
λセンサでもよいし、またリーンバーン領域の空燃比を
制御するリーンミックスチャセンサであっても基本的な
判断ロジックは同じである。In the exhaust gas purification system, the system is generally configured on the premise that fuel gas is controlled to a certain fixed air-fuel ratio. As a typical example, in a purification system using a three-way catalyst, the air-fuel ratio is controlled in a so-called window region before and after the stoichiometric air-fuel ratio to create conditions under which the three-way catalyst works optimally. Therefore, in a purification system in which such an air-fuel ratio control is performed, it is necessary to confirm a premise for appropriately controlling the air-fuel ratio when evaluating and determining the purification performance. For this reason, according to the present invention, when the signal of the oxygen sensor used for the normal air-fuel ratio control changes, the operating state of the engine or the change in the air-fuel ratio is monitored, and only when it is determined to be appropriate, the harmful component gas is detected. The quantitative determination of the purifying ability of the purifying system is performed based on the output signal of the gas sensor. Oxygen sensor output goes from lean to rich,
Alternatively, when the air-fuel ratio control signal corresponding to the change is generated when it changes, it can be determined that the air-fuel ratio control of the system is being performed. This oxygen sensor may be a λ sensor that detects a stoichiometric air-fuel ratio, or a lean mixture sensor that controls an air-fuel ratio in a lean burn region. The basic determination logic is the same.

【００３９】三元触媒と酸素センサを用い空燃比制御を
行い、ウインドウ領域で排気ガス浄化を行うシステムで
は、空燃比が適正に制御されていると判断される場合で
も、ウインドウ領域と酸素センサの示す酸素の当量点と
の間にズレが生じて、見かけ上窒素酸化物（ＮＯx）ガ
スの浄化能が劣化したように見える現象が生じる。この
場合は酸素センサの示す酸素の当量点（理論空燃比点）
が実際の当量点よりリーン側にズレているので、この当
量点をリッチ側に補正すると窒素酸化物（ＮＯx）の浄
化能は回復する。この発明では、窒素酸化物（ＮＯx）
ガスセンサと一酸化炭素（ＣＯ）又は炭化水素（ＨＣ）
ガスセンサを併用すると、この問題に対応することがで
きる。即ち、ウインドウシフトは、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）ガスは浄化されるが、窒素酸化
物（ＮＯx）ガスは浄化されない現象として現れ、一酸
化炭素（ＣＯ）又は炭化水素（ＨＣ）ガスセンサで酸化
作用が正常であることを確認する。窒素酸化物（ＮＯ
x）ガスセンサにより窒素酸化物（ＮＯx）ガス浄化能が
異常であると確認された場合に、ただちに窒素酸化物
（ＮＯx）ガスの還元作用が低下したとは判断せずに、
理論空燃比点をリッチ側に所定値だけ補正を行い、窒素
酸化物（ＮＯx）ガスの浄化能の回復の程度を観察す
る。窒素酸化物（ＮＯx）ガスの浄化能が回復すれば、
ウインドウシフトが生じていたことになり、そのまま補
正を継続することでシステムの浄化能を維持できる。一
方、窒素酸化物（ＮＯx）ガスの浄化能が回復しない場
合には、三元触媒の劣化であると判定できる。以上の方
策に従って、この発明では、三元触媒を用いるシステム
でのウインドウシフトの問題に対して、正しい劣化判断
を行えると同時にシステムの性能回復の処置も採り得
る。In a system in which air-fuel ratio control is performed using a three-way catalyst and an oxygen sensor to purify exhaust gas in a window region, even if it is determined that the air-fuel ratio is properly controlled, the window region and the oxygen sensor are controlled. A deviation occurs from the indicated oxygen equivalent point, and a phenomenon occurs in which the purification ability of nitrogen oxide (NOx) gas appears to be deteriorated. In this case, the oxygen equivalent point indicated by the oxygen sensor (the stoichiometric air-fuel ratio point)
Is shifted to the lean side from the actual equivalent point, and when the equivalent point is corrected to the rich side, the purification ability of nitrogen oxides (NOx) is restored. In the present invention, nitrogen oxides (NOx)
Gas sensor and carbon monoxide (CO) or hydrocarbon (HC)
This problem can be solved by using a gas sensor together. That is, the window shift is caused by carbon monoxide (C
O), hydrocarbon (HC) gas is purified, but nitrogen oxide (NOx) gas is not purified, and the oxidation action is normal with a carbon monoxide (CO) or hydrocarbon (HC) gas sensor. Check. Nitrogen oxide (NO
x) When it is confirmed by the gas sensor that the nitrogen oxide (NOx) gas purification ability is abnormal, without immediately determining that the reducing action of the nitrogen oxide (NOx) gas has decreased,
The stoichiometric air-fuel ratio point is corrected to a rich side by a predetermined value, and the degree of recovery of the nitrogen oxide (NOx) gas purification ability is observed. If the purification ability of nitrogen oxide (NOx) gas is restored,
This means that a window shift has occurred, and by continuing the correction as it is, the purifying ability of the system can be maintained. On the other hand, when the purification ability of the nitrogen oxide (NOx) gas is not restored, it can be determined that the three-way catalyst is deteriorated. In accordance with the above-described measures, the present invention can perform correct deterioration judgment and take measures for system performance recovery with respect to the window shift problem in a system using a three-way catalyst.

【００４０】一方、排気ガス浄化触媒を用いる浄化シス
テムでは、その触媒により限定される触媒が機能する温
度範囲が存在するのが通常である。この限定された温度
範囲外では、触媒の浄化能力は保障されない。本発明で
は、触媒装置が所定の温度範囲であることを確認した上
で、システムの浄化能の定量的判定を行うものとする。
さらに、この触媒の温度情報を利用し浄化能の定量化の
際に、温度補償を行う。通常用いられる浄化触媒は、上
記の温度範囲で機能するものの、その温度範囲内で温度
依存性があるのが普通である。従って、浄化能の温度特
性に基づき定量化された浄化能をその温度で補正し、よ
り正確な判定が可能となる。勿論、上記温度範囲のある
１点の温度又は、狭い温度範囲での浄化能を用いて判定
を行う方法も可能である。この際、用いる触媒の温度情
報は、従来触媒の過熱監視のために使用されている温度
センサの出力を使用すれば、システムの構成上有利とな
る。On the other hand, in a purification system using an exhaust gas purification catalyst, there is usually a temperature range in which the catalyst is limited, which is limited by the catalyst. Outside this limited temperature range, the purification capacity of the catalyst is not guaranteed. In the present invention, the quantitative determination of the purifying ability of the system is performed after confirming that the temperature of the catalyst device is within a predetermined temperature range.
Further, temperature compensation is performed when quantifying the purifying ability using the temperature information of the catalyst. Although the purifying catalyst that is usually used functions in the above-mentioned temperature range, it usually has temperature dependency within the temperature range. Therefore, the purification ability quantified based on the temperature characteristic of the purification ability is corrected at that temperature, and more accurate determination can be made. Of course, a method of making a determination using the temperature at one point in the above temperature range or the purifying ability in a narrow temperature range is also possible. At this time, if the temperature information of the catalyst used is the output of a temperature sensor conventionally used for monitoring overheating of the catalyst, it is advantageous in terms of the configuration of the system.

【００４１】以上述べたように、適正な条件でガスセン
サの情報をもとに浄化システムの浄化能を定量化して判
定するが、浄化システムの経時劣化や残存寿命を推定す
るに際して、時間的にある１点でのデータが所定の劣化
判定値を超えても、劣化又は寿命と判定するのは危険で
ある。長期間でみるとガスセンサのドリフトや触媒機能
の変動ドリフトがある。例えば、センサおよび触媒が１
時的な被毒劣化を起こすことは、間々あることで、その
時点のデータをもとに劣化と判定するのは問題である。
この問題を避けるために、本システムにおいては、定量
化された浄化能を時系列でサンプリングし、多点のデー
タから浄化能の時間変化を表す曲線を回帰分析から推定
するか、同様に多点のデータから残存寿命をサンプリン
グ時に算出し、残存寿命の時間変化の曲線を回帰分析か
ら求め劣化判定を行う。As described above, the purifying ability of the purifying system is quantified and determined on the basis of the information of the gas sensor under appropriate conditions. Even if the data at one point exceeds a predetermined deterioration determination value, it is dangerous to determine that the deterioration or the life has occurred. In the long term, there is a drift of the gas sensor and a fluctuation of the catalytic function. For example, if the sensor and catalyst are 1
Occasional occurrence of poisoning deterioration occurs occasionally, and it is problematic to judge deterioration based on data at that time.
In order to avoid this problem, in this system, the quantified purification capacity is sampled in time series, and a curve representing the time change of the purification capacity is estimated from regression analysis from the data of multiple points, or similarly, multiple The remaining life is calculated from the data at the time of sampling, and a curve of the time change of the remaining life is obtained from regression analysis to determine deterioration.

【００４２】[0042]

【発明の効果】この発明では、窒素酸化物（ＮＯx）ガ
スセンサにより、触媒装置の劣化を検出できる。また、
浄化システムの基本的な劣化モードを漏れなくカバーす
ることができ、従来のデュアル酸素センサ法により検知
できない劣化モードも検知可能で、より信頼性の高い劣
化判定がしかも定量的に行うことができる点で優位であ
る。更に、浄化触媒の本質的な劣化ではないウインドウ
シフトの現象に対して、ウインドウ領域の補正によりシ
ステムの浄化能を復帰させることも可能となる。According to the present invention, the deterioration of the catalyst device can be detected by the nitrogen oxide (NOx) gas sensor. Also,
It can cover the basic deterioration modes of the purification system without omission, and can detect deterioration modes that cannot be detected by the conventional dual oxygen sensor method, making more reliable deterioration determination and quantitatively possible. Is superior. Further, it is possible to restore the purifying ability of the system by correcting the window area against the phenomenon of the window shift which is not the essential deterioration of the purifying catalyst.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 この発明による排気ガス浄化システム監視装
置のブロック図FIG. 1 is a block diagram of an exhaust gas purification system monitoring device according to the present invention.

【図２】 図１のエンジン制御装置の詳細な回路図FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the engine control device of FIG. 1;

【図３】 エンジン制御装置の動作の形態を示すフロー
チャートFIG. 3 is a flowchart showing an operation mode of the engine control device.

【図４】 エンジン制御装置の動作の他の形態を示すフ
ローチャートFIG. 4 is a flowchart showing another embodiment of the operation of the engine control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１・・エンジン、 ２・・排気管、 ３・・触媒装置、
４・・窒素酸化物ガスセンサ、 ５・・一酸化炭素ガ
スセンサ、 ６・・炭化水素ガスセンサ、 ７・・エン
ジン回転数センサ、 ８・・スロットル開度センサ、
９・・酸素センサ、 １０・・触媒温度センサ、 １１
・・車速センサ、 １２・・エンジン制御装置、 ２０
・・増幅器、 ２１、２６・・差動増幅器、 ２２、２
３、２８、２９・・分圧抵抗、 ２７・・コンデンサ、
３０・・エンジン制御回路、３１・・増幅装置、 ３
３・・触媒劣化表示装置1. Engine, 2. Exhaust pipe, 3. Catalyst device,
4. Nitrogen oxide gas sensor, 5. Carbon monoxide gas sensor, 6. Hydrocarbon gas sensor, 7. Engine speed sensor, 8. Throttle opening sensor,
9. Oxygen sensor, 10. Catalyst temperature sensor, 11
..Vehicle speed sensor, 12. Engine control device, 20
..Amplifiers, 21, 26..Differential amplifiers, 22, 2
3, 28, 29 ··· divider resistor, 27 · capacitor,
30 engine control circuit, 31 amplifying device, 3
3. Catalyst deterioration indicator

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 Ｇ０１Ｍ 15/00 ＺＡＢ Ｇ０１Ｍ 15/00 ＺＡＢＺ Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical indication location G01M 15/00 ZAB G01M 15/00 ZABZ

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 エンジンの排気ガス中に含まれる有害成
分の酸化又は還元を促進する触媒装置と、 触媒装置の後方に配置されかつ排気ガス中に含まれる窒
素酸化物（ＮＯx）の濃度に対応した出力を発生する窒
素酸化物ガスセンサと、 窒素酸化物ガスセンサの出力を増幅しかつ有害成分の量
が所定の値を越えたときに出力を発生する増幅器と、 増幅器の出力により作動される触媒劣化表示装置とを備
えたことを特徴とする排気ガス浄化システム監視装置。1. A catalyst device for promoting the oxidation or reduction of harmful components contained in an exhaust gas of an engine, and a catalyst device disposed behind the catalyst device and adapted to the concentration of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. Nitrogen oxide gas sensor that generates an output that has undergone an output, an amplifier that amplifies the output of the nitrogen oxide gas sensor and generates an output when the amount of harmful components exceeds a predetermined value, and catalyst deterioration that is activated by the output of the amplifier An exhaust gas purification system monitoring device comprising a display device. 【請求項２】 増幅器から生ずるパルスを計数しパルス
数が所定数を越えたときに触媒劣化表示装置に出力を生
ずる請求項１に記載の排気ガス浄化システム監視装置。2. The exhaust gas purification system monitoring device according to claim 1, wherein pulses generated by the amplifier are counted, and when the number of pulses exceeds a predetermined number, an output is generated on the catalyst deterioration display device. 【請求項３】 窒素酸化物（ＮＯx）ガスを検知するガ
スセンサが酸素イオン伝導体を用いた起電力型の固体素
子型センサである請求項１に記載の排気ガス浄化システ
ム監視装置。3. The exhaust gas purification system monitoring device according to claim 1, wherein the gas sensor for detecting nitrogen oxide (NOx) gas is an electromotive force type solid element type sensor using an oxygen ion conductor. 【請求項４】 窒素酸化物ガスセンサの信号とエンジン
の運転状態に基づく空燃比、エンジン回転数、スロット
ル開度、排気ガス浄化触媒温度及び排気ガス温度の情報
の少なくとも１つ以上を併せて、触媒劣化表示装置を作
動する請求項１に記載の排気ガス浄化システム監視装
置。4. A catalyst combining at least one of information of a signal of a nitrogen oxide gas sensor and information of an air-fuel ratio, an engine speed, a throttle opening, an exhaust gas purification catalyst temperature, and an exhaust gas temperature based on an operating state of an engine. The exhaust gas purification system monitoring device according to claim 1, wherein the deterioration display device is operated. 【請求項５】 エンジンの排気ガス中に含まれる有害成
分の酸化又は還元を促進する触媒装置と、 触媒装置の後方に配置されかつ排気ガス中に含まれる窒
素酸化物（ＮＯx）の濃度に対応した出力を発生する窒
素酸化物ガスセンサと、 窒素酸化物ガスセンサの出力を増幅しかつ有害成分の量
が所定の値を越えたときに出力を発生する増幅器と、 触媒装置の後方に配置されかつ排気ガス中に含まれる窒
素酸化物（ＮＯx）以外の他の有害物質の濃度に対応し
た出力を発生する付加的ガスセンサと、 付加的ガスセンサの出力を増幅しかつ他の有害物質の量
が所定の値を越えたときに出力を発生する付加的増幅器
と、 増幅器及び付加的増幅器の出力により作動される触媒劣
化表示装置とを備えたことを特徴とする排気ガス浄化シ
ステム監視装置。5. A catalyst device for promoting the oxidation or reduction of harmful components contained in an exhaust gas of an engine, and disposed at the rear of the catalyst device and adapted to the concentration of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. A nitrogen oxide gas sensor that generates a regulated output; an amplifier that amplifies the output of the nitrogen oxide gas sensor and generates an output when the amount of harmful components exceeds a predetermined value; An additional gas sensor for generating an output corresponding to the concentration of other harmful substances other than nitrogen oxides (NOx) contained in the gas, and an output of the additional gas sensor being amplified and the amount of the other harmful substances being a predetermined value An exhaust gas purification system monitoring device, comprising: an additional amplifier for generating an output when the output exceeds the threshold value; and a catalyst deterioration indicator activated by the output of the amplifier and the additional amplifier. 【請求項６】 付加的ガスセンサは、炭化水素（ＨＣ）
ガスセンサ、一酸化炭素（ＣＯ）ガスセンサ、酸素（Ｏ
2）ガスセンサの少なくとも１つ以上のガスセンサから
なる請求項５に記載の排気ガス浄化システム監視装置。6. An additional gas sensor comprising a hydrocarbon (HC).
Gas sensor, carbon monoxide (CO) gas sensor, oxygen (O
2 ) The exhaust gas purification system monitoring device according to claim 5, comprising at least one gas sensor. 【請求項７】 窒素酸化物ガスセンサの信号とエンジン
の運転状態に基づく空燃比、エンジン回転数、スロット
ル開度、排気ガス浄化触媒温度及び排気ガス温度の情報
の少なくとも１つ以上を併せて、触媒劣化表示装置を作
動する請求項５に記載の排気ガス浄化システム監視装
置。7. A catalyst combining at least one of information of a signal of a nitrogen oxide gas sensor and information of an air-fuel ratio, an engine speed, a throttle opening, an exhaust gas purification catalyst temperature and an exhaust gas temperature based on an operation state of an engine. The exhaust gas purification system monitoring device according to claim 5, wherein the deterioration indicator is operated. 【請求項８】 触媒装置は、リーン燃焼排気ガスに対し
て、炭化水素を還元剤とする還元作用と、一酸化炭素
（ＣＯ）の酸化作用を併せ持つ触媒であり、ガスセンサ
が窒素酸化物（ＮＯx）ガスセンサと一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）ガスセンサからなる請求項５記載の排気ガス浄化シ
ステム監視装置。8. The catalyst device is a catalyst having both a reducing action using hydrocarbon as a reducing agent and an oxidizing action of carbon monoxide (CO) for lean combustion exhaust gas, and the gas sensor uses nitrogen oxides (NOx). ) Gas sensor and carbon monoxide (C
O) The exhaust gas purification system monitoring device according to claim 5, comprising a gas sensor. 【請求項９】 エンジンの排気ガス中に含まれる有害成
分の酸化又は還元を促進する触媒装置の後方に配置され
かつ排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）の濃度
に対応した出力を発生する窒素酸化物ガスセンサの出力
を取り出す過程と、 増幅器により窒素酸化物ガスセンサの出力を増幅しかつ
有害成分の量が所定の値を越えたときに触媒装置の劣化
を判定する過程とを含むことを特徴とする排気ガス浄化
システム監視方法。9. An output which is arranged behind a catalyst device for promoting the oxidation or reduction of harmful components contained in the exhaust gas of the engine and which corresponds to the concentration of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. Extracting the output of the nitrogen oxide gas sensor, and amplifying the output of the nitrogen oxide gas sensor with an amplifier and determining the deterioration of the catalyst device when the amount of the harmful component exceeds a predetermined value. An exhaust gas purification system monitoring method characterized by the following. 【請求項１０】 増幅器から生ずるパルスを計数しパル
ス数が所定数を越えたときに触媒装置の劣化を判定する
請求項９に記載の排気ガス浄化システム監視装置。10. The exhaust gas purification system monitoring device according to claim 9, wherein pulses generated by the amplifier are counted, and when the number of pulses exceeds a predetermined number, deterioration of the catalyst device is determined. 【請求項１１】 窒素酸化物ガスセンサの信号とエンジ
ンの運転状態に基づく空燃比、エンジン回転数、スロッ
トル開度、排気ガス浄化触媒温度及び排気ガス温度の情
報の少なくとも１つ以上を併せて、触媒装置の劣化を判
定する請求項９に記載の排気ガス浄化システム監視方
法。11. A catalyst that combines a signal of a nitrogen oxide gas sensor with at least one of information of an air-fuel ratio, an engine speed, a throttle opening, an exhaust gas purification catalyst temperature, and an exhaust gas temperature based on an operating state of an engine. The method for monitoring an exhaust gas purification system according to claim 9, wherein the deterioration of the device is determined. 【請求項１２】 エンジンの排気ガス中に含まれる有害
成分の酸化又は還元を促進する触媒装置の後方に配置さ
れかつ排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）の濃
度に対応した出力を発生する窒素酸化物ガスセンサの出
力を取り出す過程と、 増幅器により窒素酸化物ガスセンサの出力を増幅しかつ
有害成分の量が所定の値を越えたか否かを判定する過程
と、 触媒装置の後方に配置されかつ排気ガス中に含まれる窒
素酸化物（ＮＯx）以外の他の有害物質の濃度に対応し
た出力を発生する付加的ガスセンサの出力を取り出す過
程と、 付加的増幅器により付加的ガスセンサの出力を増幅しか
つ他の有害物質の量が所定の値を越えたか否かを判定す
る過程と、 増幅器及び付加的増幅器の出力がいずれも所定の値を越
えたときに触媒装置の劣化を判定する過程とを含むこと
を特徴とする排気ガス浄化システム監視方法。12. An output, which is disposed behind a catalyst device for promoting the oxidation or reduction of harmful components contained in exhaust gas of an engine and generates an output corresponding to the concentration of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. A process of extracting the output of the nitrogen oxide gas sensor, and a process of amplifying the output of the nitrogen oxide gas sensor with an amplifier and determining whether the amount of the harmful component has exceeded a predetermined value. And a step of extracting the output of an additional gas sensor that generates an output corresponding to the concentration of other harmful substances other than nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas, and amplifying the output of the additional gas sensor by an additional amplifier. Determining whether the amount of other harmful substances exceeds a predetermined value; and, when both the outputs of the amplifier and the additional amplifier exceed the predetermined values, the deterioration of the catalyst device is determined. And monitoring the exhaust gas purification system. 【請求項１３】 付加的ガスセンサは、炭化水素（Ｈ
Ｃ）ガスセンサ、一酸化炭素（ＣＯ）ガスセンサ、酸素
（Ｏ2）ガスセンサの少なくとも１つ以上のガスセンサ
からなる請求項１２に記載の排気ガス浄化システム監視
方法。13. An additional gas sensor comprising a hydrocarbon (H
13. The exhaust gas purification system monitoring method according to claim 12, comprising at least one of C) a gas sensor, a carbon monoxide (CO) gas sensor, and an oxygen (O 2 ) gas sensor. 【請求項１４】 窒素酸化物ガスセンサの信号とエンジ
ンの運転状態に基づく空燃比、エンジン回転数、スロッ
トル開度、排気ガス浄化触媒温度及び排気ガス温度の情
報の少なくとも１つ以上を併せて、触媒装置の劣化を判
定する請求項１２に記載の排気ガス浄化システム監視方
法。14. A catalyst that combines a signal of a nitrogen oxide gas sensor and at least one of information of an air-fuel ratio, an engine speed, a throttle opening, an exhaust gas purification catalyst temperature, and an exhaust gas temperature based on an operating state of an engine. The method for monitoring an exhaust gas purification system according to claim 12, wherein the deterioration of the device is determined. 【請求項１５】 触媒装置は、リーン燃焼排気ガスに対
して、炭化水素を還元剤とする還元作用と、一酸化炭素
（ＣＯ）の酸化作用を併有し、ガスセンサが窒素酸化物
（ＮＯx）ガスセンサと一酸化炭素（ＣＯ）ガスセンサ
からなる請求項１２記載の排気ガス浄化システム監視方
法。15. The catalyst device has both a reducing action of using a hydrocarbon as a reducing agent and an oxidizing action of carbon monoxide (CO) for lean combustion exhaust gas, and the gas sensor uses nitrogen oxide (NOx). 13. The method for monitoring an exhaust gas purification system according to claim 12, comprising a gas sensor and a carbon monoxide (CO) gas sensor.
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