JPH0921309A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気ガス浄化装置Info
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- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Toxicology (AREA)
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 機関の量産後の最初の始動のときに電気加熱
式触媒の抵抗値を計測して補正係数を求め、異常判定用
の上下限値を補正し、その後の機関の通常の運転時に検
出値を補正した上下限値と比較して異常を判定する。 【効果】 個々の電気加熱式触媒の特性に応じて異常判
定用の上下限値を設定するため、異常検出精度を上げる
ことができる。
式触媒の抵抗値を計測して補正係数を求め、異常判定用
の上下限値を補正し、その後の機関の通常の運転時に検
出値を補正した上下限値と比較して異常を判定する。 【効果】 個々の電気加熱式触媒の特性に応じて異常判
定用の上下限値を設定するため、異常検出精度を上げる
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の排気ガ
ス浄化装置に関し、より具体的には排気系に設けられた
電気加熱式触媒の異常を検出するものに関する。
ス浄化装置に関し、より具体的には排気系に設けられた
電気加熱式触媒の異常を検出するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関においては排気ガス浄化装置と
して、排気系に三元触媒（キャタライザ）を設け、排気
ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ成分を低減して浄化を図っ
ているが、触媒温度が活性化温度に至らない場合には浄
化作用を期待し得ない。この活性化は、例えば冷間始動
時などは長時間を要するため、近時は電気的に加熱して
その活性化を促進するようにした電気加熱式触媒が用い
られている。
して、排気系に三元触媒（キャタライザ）を設け、排気
ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ成分を低減して浄化を図っ
ているが、触媒温度が活性化温度に至らない場合には浄
化作用を期待し得ない。この活性化は、例えば冷間始動
時などは長時間を要するため、近時は電気的に加熱して
その活性化を促進するようにした電気加熱式触媒が用い
られている。
【０００３】即ち、触媒を担持する触媒担体付近に電熱
ヒータを配置する、あるいは触媒担体自体を電熱ヒータ
構造としてそれに通電し、抵抗加熱によって加熱する。
加熱されたヒータはそこを通過する排気ガス中の未燃焼
成分を燃焼させ、それによって排気系雰囲気温度を更に
昇温させ、電気加熱式触媒およびその後段に配置された
通例の触媒を早期に活性化する。
ヒータを配置する、あるいは触媒担体自体を電熱ヒータ
構造としてそれに通電し、抵抗加熱によって加熱する。
加熱されたヒータはそこを通過する排気ガス中の未燃焼
成分を燃焼させ、それによって排気系雰囲気温度を更に
昇温させ、電気加熱式触媒およびその後段に配置された
通例の触媒を早期に活性化する。
【０００４】ところで、このような電気加熱式触媒は、
通電回路の電流をモニタして基準値と比較する、ないし
は電流と電圧をモニタして電力を求めて基準値と比較す
ることで、一般にその異常を検出している。
通電回路の電流をモニタして基準値と比較する、ないし
は電流と電圧をモニタして電力を求めて基準値と比較す
ることで、一般にその異常を検出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気加
熱式触媒の電気的負荷は小さく、抵抗値で言えば数十か
ら数百ｍΩ程度の微小な値のため、量産バラツキを抑え
るのが本来的に困難であった。更に、通電回路に用いる
ケーブルやセンサの量産バラツキもある。従って、電気
加熱式触媒の異常を精度良く検出することが困難であっ
た。
熱式触媒の電気的負荷は小さく、抵抗値で言えば数十か
ら数百ｍΩ程度の微小な値のため、量産バラツキを抑え
るのが本来的に困難であった。更に、通電回路に用いる
ケーブルやセンサの量産バラツキもある。従って、電気
加熱式触媒の異常を精度良く検出することが困難であっ
た。
【０００６】従って、この発明の目的は上記した従来技
術の欠点を解消することにあり、電気加熱式触媒の異常
を精度良く検出できるようにした内燃機関の排気ガス浄
化装置を提供することを目的とする。
術の欠点を解消することにあり、電気加熱式触媒の異常
を精度良く検出できるようにした内燃機関の排気ガス浄
化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１項においては、内燃機関の排気系に設け
られ、通電されて発熱する電気加熱式触媒と、前記電気
加熱式触媒の電気抵抗値を示すパラメータを検出するパ
ラメータ検出手段と、前記パラメータと比較すべき基準
値を設定する基準値設定手段と、前記検出されたパラメ
ータを前記基準値と比較して前記電気加熱式触媒の異常
を検出する異常検出手段と、および前記内燃機関の特定
の運転状態を検出する運転状態検出手段と、を備えると
共に、前記基準値設定手段は、前記特定の運転状態が検
出されたとき、前記検出されたパラメータに応じて前記
基準値を修正する如く構成した。
めに、請求項１項においては、内燃機関の排気系に設け
られ、通電されて発熱する電気加熱式触媒と、前記電気
加熱式触媒の電気抵抗値を示すパラメータを検出するパ
ラメータ検出手段と、前記パラメータと比較すべき基準
値を設定する基準値設定手段と、前記検出されたパラメ
ータを前記基準値と比較して前記電気加熱式触媒の異常
を検出する異常検出手段と、および前記内燃機関の特定
の運転状態を検出する運転状態検出手段と、を備えると
共に、前記基準値設定手段は、前記特定の運転状態が検
出されたとき、前記検出されたパラメータに応じて前記
基準値を修正する如く構成した。
【０００８】上記の如く、特定の運転状態が検出された
とき、検出されたパラメータに応じて基準値を修正する
如く構成したので、個々の電気加熱式触媒の特性に応じ
て異常判定基準値を厳密に設定することができ、異常検
出精度を上げることができる。即ち、電気加熱式触媒は
電気的負荷が小さく、抵抗値で言えば数十から数百ｍΩ
程度の微小な値であるため、量産バラツキを抑えるのが
本来的に困難であり、更に通電回路に用いるケーブルや
センサの量産バラツキもあることから、従来技術におい
ては正常判定範囲が広くなるように基準値を設定せざる
を得なかった。その分、異常検出が甘くなり、異常判定
精度が低かったが、上記の如く構成したことで、検出精
度を上げることができる。
とき、検出されたパラメータに応じて基準値を修正する
如く構成したので、個々の電気加熱式触媒の特性に応じ
て異常判定基準値を厳密に設定することができ、異常検
出精度を上げることができる。即ち、電気加熱式触媒は
電気的負荷が小さく、抵抗値で言えば数十から数百ｍΩ
程度の微小な値であるため、量産バラツキを抑えるのが
本来的に困難であり、更に通電回路に用いるケーブルや
センサの量産バラツキもあることから、従来技術におい
ては正常判定範囲が広くなるように基準値を設定せざる
を得なかった。その分、異常検出が甘くなり、異常判定
精度が低かったが、上記の如く構成したことで、検出精
度を上げることができる。
【０００９】尚、ここで、「特定の運転状態」とは、個
々の電気加熱式触媒の特性を検出するに足る運転状態
で、例えば量産後の最初の機関始動時、あるいは所定距
離走行した後のサービス工場での定期点検時などを意味
する。
々の電気加熱式触媒の特性を検出するに足る運転状態
で、例えば量産後の最初の機関始動時、あるいは所定距
離走行した後のサービス工場での定期点検時などを意味
する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００１１】図１は、この発明に係る内燃機関の排気ガ
ス浄化装置を含む内燃機関の制御装置を概略的に示す全
体図である。
ス浄化装置を含む内燃機関の制御装置を概略的に示す全
体図である。
【００１２】図において、符号１０は４気筒などの多気
筒内燃機関を示し、吸気管１２の先端に配置されたエア
クリーナ（図示せず）から導入された吸気は、スロット
ル弁１４でその流量を調節されつつサージタンクと吸気
マニホルド（共に図示せず）を経て、各気筒へ流入され
る。各気筒の吸気弁（図示せず）の付近には燃料噴射弁
１６が設けられて燃料を噴射する。噴射されて吸気と一
体となった混合気は、各気筒内で図示しない点火プラグ
で点火されて燃焼してピストン（図示せず）を駆動す
る。
筒内燃機関を示し、吸気管１２の先端に配置されたエア
クリーナ（図示せず）から導入された吸気は、スロット
ル弁１４でその流量を調節されつつサージタンクと吸気
マニホルド（共に図示せず）を経て、各気筒へ流入され
る。各気筒の吸気弁（図示せず）の付近には燃料噴射弁
１６が設けられて燃料を噴射する。噴射されて吸気と一
体となった混合気は、各気筒内で図示しない点火プラグ
で点火されて燃焼してピストン（図示せず）を駆動す
る。
【００１３】燃焼後の排気ガスは、排気弁（図示せず）
および排気マニホルド（図示せず）を介して排気管１８
に送られる。排気管１８には上流側から順に、電気加熱
式触媒（Electrically Heated Catalyst) （以下「ＥＨ
Ｃ」と言う）２０、スタート触媒２２および三元触媒２
４が配置され、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ成分な
どを浄化する。尚、スタート触媒２２（ライトオフキャ
タリストとも通称される）も、主として機関始動直後の
排気ガス浄化効率向上のために設けられた、比較的小径
で小型の触媒である。
および排気マニホルド（図示せず）を介して排気管１８
に送られる。排気管１８には上流側から順に、電気加熱
式触媒（Electrically Heated Catalyst) （以下「ＥＨ
Ｃ」と言う）２０、スタート触媒２２および三元触媒２
４が配置され、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ成分な
どを浄化する。尚、スタート触媒２２（ライトオフキャ
タリストとも通称される）も、主として機関始動直後の
排気ガス浄化効率向上のために設けられた、比較的小径
で小型の触媒である。
【００１４】ＥＨＣ２０の本体部、即ち、触媒を担持す
る担体は、素材を押し出し成形した後、焼結してセラミ
ック化し、次いで厚さ１０ｃｍ程度に裁断して製作され
る金属セルからなる。図２に示す如く、金属セル２００
にはスリット２０２が適宜箇所に穿設され、その間に電
流路２０４が形成され、それ自体が電熱ヒータ構造とさ
れる。電流路２０４は両端において正負極端子部２０
６，２０８に接続される。
る担体は、素材を押し出し成形した後、焼結してセラミ
ック化し、次いで厚さ１０ｃｍ程度に裁断して製作され
る金属セルからなる。図２に示す如く、金属セル２００
にはスリット２０２が適宜箇所に穿設され、その間に電
流路２０４が形成され、それ自体が電熱ヒータ構造とさ
れる。電流路２０４は両端において正負極端子部２０
６，２０８に接続される。
【００１５】ここで、図１において切換スイッチ２６の
端子２６ａが２６ｂに切り換えられると、正負極端子部
２０６，２０８はオルタネータ２８に接続され、オルタ
ネータ２８より電流の供給を受けて金属セル２００が発
熱する。その結果、ＥＨＣ２０はそこを通過する排気ガ
ス中の未燃焼成分を捕捉して燃焼させ、その化学反応熱
で更に昇温して活性化温度に迅速に到達すると共に、排
気系の雰囲気温度を昇温させて後段のスタート触媒２２
および三元触媒２４の活性化も促進する。
端子２６ａが２６ｂに切り換えられると、正負極端子部
２０６，２０８はオルタネータ２８に接続され、オルタ
ネータ２８より電流の供給を受けて金属セル２００が発
熱する。その結果、ＥＨＣ２０はそこを通過する排気ガ
ス中の未燃焼成分を捕捉して燃焼させ、その化学反応熱
で更に昇温して活性化温度に迅速に到達すると共に、排
気系の雰囲気温度を昇温させて後段のスタート触媒２２
および三元触媒２４の活性化も促進する。
【００１６】尚、ＥＨＣ２０の金属セル２００の抵抗値
は径、厚みないしはスリット数などで決定されるが、逆
に言えば、オルタネータ電圧印加型で３５０ｍΩ程度、
バッテリ電圧印加型で３５〜１００ｍΩとなるように、
径などが決定される。この発明の実施の形態の場合には
オルタネータ２８より電圧が印加されることから、図２
において電流路２０４の抵抗値が３５０ｍΩ程度となる
ように、径、厚さ、スリット２０２の個数が決定されて
いる。
は径、厚みないしはスリット数などで決定されるが、逆
に言えば、オルタネータ電圧印加型で３５０ｍΩ程度、
バッテリ電圧印加型で３５〜１００ｍΩとなるように、
径などが決定される。この発明の実施の形態の場合には
オルタネータ２８より電圧が印加されることから、図２
において電流路２０４の抵抗値が３５０ｍΩ程度となる
ように、径、厚さ、スリット２０２の個数が決定されて
いる。
【００１７】また、排気管１８にはＥＨＣ２０配置位置
の上流側に通路３０が接続されており、通路３０の他端
には空気ポンプ３２が設けられて２次空気を供給する。
空気ポンプ３２は、酸素を供給して未燃焼成分の燃焼を
促進し、浄化効率を向上させるためのものである。
の上流側に通路３０が接続されており、通路３０の他端
には空気ポンプ３２が設けられて２次空気を供給する。
空気ポンプ３２は、酸素を供給して未燃焼成分の燃焼を
促進し、浄化効率を向上させるためのものである。
【００１８】図１において内燃機関１０のカム軸または
クランク軸（共に図示せず）の周囲にはピストン（図示
せず）の所定クランク角度ごとに信号を出力するクラン
ク角センサ（図１に「ＮＥ」と示す）３６と、特定気筒
の特定クランク角度で信号を出力する気筒判別センサ
（図１に「ＣＹＬ」と示す）３８が設けられる。
クランク軸（共に図示せず）の周囲にはピストン（図示
せず）の所定クランク角度ごとに信号を出力するクラン
ク角センサ（図１に「ＮＥ」と示す）３６と、特定気筒
の特定クランク角度で信号を出力する気筒判別センサ
（図１に「ＣＹＬ」と示す）３８が設けられる。
【００１９】また、スロットル弁１４にはその開度に応
じた信号を出力するスロットル開度センサ（図１に「θ
ＴＨ」と示す）４０が接続されると共に、吸気管１２は
スロットル弁１４下流で分岐され、分岐路４２の末端に
は管内の吸気圧力（絶対圧力）に応じた信号を出力する
絶対圧センサ（図１に「ＰＢＡ」と示す）４４が設けら
れる。
じた信号を出力するスロットル開度センサ（図１に「θ
ＴＨ」と示す）４０が接続されると共に、吸気管１２は
スロットル弁１４下流で分岐され、分岐路４２の末端に
は管内の吸気圧力（絶対圧力）に応じた信号を出力する
絶対圧センサ（図１に「ＰＢＡ」と示す）４４が設けら
れる。
【００２０】更に、吸気管１２において分岐位置の下流
には吸入空気の温度に応じた信号を出力する吸気温セン
サ（図１に「ＴＡ」と示す）４６が設けられると共に、
機関のシリンダブロックなどの適宜位置には機関冷却水
温に応じた信号を出力する水温センサ（図１に「ＴＷ」
と示す）４８が設けられる。
には吸入空気の温度に応じた信号を出力する吸気温セン
サ（図１に「ＴＡ」と示す）４６が設けられると共に、
機関のシリンダブロックなどの適宜位置には機関冷却水
温に応じた信号を出力する水温センサ（図１に「ＴＷ」
と示す）４８が設けられる。
【００２１】更に、排気管１８においては前記した通路
３０の上流側に、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力信
号を出力する第１のＯ2 センサ（酸素濃度センサ）５０
が設けられると共に、スタート触媒２２と三元触媒２４
の間には第２のＯ2 センサ５２が設けられる。また、第
２のＯ2 センサ５２の付近には、排気系の雰囲気温度に
応じた信号を出力する排気温センサ（図１に「Ｔｃａ
ｔ」と示す）５３が設けられる。
３０の上流側に、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力信
号を出力する第１のＯ2 センサ（酸素濃度センサ）５０
が設けられると共に、スタート触媒２２と三元触媒２４
の間には第２のＯ2 センサ５２が設けられる。また、第
２のＯ2 センサ５２の付近には、排気系の雰囲気温度に
応じた信号を出力する排気温センサ（図１に「Ｔｃａ
ｔ」と示す）５３が設けられる。
【００２２】ここで、第１、第２のＯ2 センサ５０，５
２もヒータ部を備え、通電回路（図１では図示省略）を
介して通電されると、検出素子を加熱する。尚、かかる
Ｏ2センサは例えば特開平１−２３２２４６号ないし特
開平２−２４５５０号公報より公知なので、その構造の
説明は省略する。
２もヒータ部を備え、通電回路（図１では図示省略）を
介して通電されると、検出素子を加熱する。尚、かかる
Ｏ2センサは例えば特開平１−２３２２４６号ないし特
開平２−２４５５０号公報より公知なので、その構造の
説明は省略する。
【００２３】これらセンサ群の出力は、制御ユニット
（以下「ＥＣＵ」と言う）５４に送られる。
（以下「ＥＣＵ」と言う）５４に送られる。
【００２４】ＥＣＵ５４は、入力回路５４ａ、ＣＰＵ５
４ｂ、記憶手段５４ｃ、および出力回路５４ｄよりな
る。入力回路５４ａは、各種センサからの入力信号波形
を整形する、信号レベルを所定レベルに変換する、アナ
ログ信号値をデジタル信号値に変換する、などの処理を
行う。記憶手段５４ｃは、ＣＰＵ５４ｂが実行する各種
演算プログラムおよび演算結果などを記憶する。
４ｂ、記憶手段５４ｃ、および出力回路５４ｄよりな
る。入力回路５４ａは、各種センサからの入力信号波形
を整形する、信号レベルを所定レベルに変換する、アナ
ログ信号値をデジタル信号値に変換する、などの処理を
行う。記憶手段５４ｃは、ＣＰＵ５４ｂが実行する各種
演算プログラムおよび演算結果などを記憶する。
【００２５】ＣＰＵ５４ｂは、上述の検出パラメータに
基づき、出力回路５４ｄを介して、後述の如く切換スイ
ッチ２６の端子２６ａを端子２６ｂに接続し、オルタネ
ータ２８の出力を接続してＥＨＣ２０へ通電する。オル
タネータ２８はレギュレータ５６を備えており、ＣＰＵ
５４ｂは出力回路５４ｄを介してデューティパルスをレ
ギュレータ５６に出力し、オルタネータ２８の発電電圧
を目標の値に制御する。
基づき、出力回路５４ｄを介して、後述の如く切換スイ
ッチ２６の端子２６ａを端子２６ｂに接続し、オルタネ
ータ２８の出力を接続してＥＨＣ２０へ通電する。オル
タネータ２８はレギュレータ５６を備えており、ＣＰＵ
５４ｂは出力回路５４ｄを介してデューティパルスをレ
ギュレータ５６に出力し、オルタネータ２８の発電電圧
を目標の値に制御する。
【００２６】ここで切換スイッチ２６の端子２６ａが端
子２６ｃに切り換えられると、オルタネータ２８の出力
はバッテリ５８の正電極に接続され、バッテリ５８を充
電する。バッテリ５８の正電極は線６０を介して前記し
た空気ポンプ３２のモータ（図示せず）を含む電気負荷
に接続される。ＣＰＵ５４ｂはそのモータの制御を通じ
て空気ポンプ３２の動作を制御すると共に、燃料噴射弁
１６の開弁時間を調節することで燃料噴射制御を行う。
子２６ｃに切り換えられると、オルタネータ２８の出力
はバッテリ５８の正電極に接続され、バッテリ５８を充
電する。バッテリ５８の正電極は線６０を介して前記し
た空気ポンプ３２のモータ（図示せず）を含む電気負荷
に接続される。ＣＰＵ５４ｂはそのモータの制御を通じ
て空気ポンプ３２の動作を制御すると共に、燃料噴射弁
１６の開弁時間を調節することで燃料噴射制御を行う。
【００２７】図３は、この発明に係る内燃機関の排気ガ
ス浄化装置の動作を示すフロー・チャートであるが、図
示の動作においてはＥＨＣへの通電電流などを検出する
ので、それについて先に説明する。
ス浄化装置の動作を示すフロー・チャートであるが、図
示の動作においてはＥＨＣへの通電電流などを検出する
ので、それについて先に説明する。
【００２８】図４はＥＨＣへの通電電流および通電電圧
検出用の回路図である。同図に示す如く、ＥＨＣの金属
セル２００（図示の如く抵抗として示す）の正極端子２
０６は電圧源ＶＯ（オルタネータ２８）に接続されてお
り、ＥＣＵ５４からパワートランジスタＴＲにベース電
流が供給されると、通電される。金属セル２００の両端
電圧はオペアンプＯＰ１を通じて検出され、ＥＣＵ５４
に送出される。この明細書ではこの電圧をＶＥＨＣと呼
ぶ。
検出用の回路図である。同図に示す如く、ＥＨＣの金属
セル２００（図示の如く抵抗として示す）の正極端子２
０６は電圧源ＶＯ（オルタネータ２８）に接続されてお
り、ＥＣＵ５４からパワートランジスタＴＲにベース電
流が供給されると、通電される。金属セル２００の両端
電圧はオペアンプＯＰ１を通じて検出され、ＥＣＵ５４
に送出される。この明細書ではこの電圧をＶＥＨＣと呼
ぶ。
【００２９】また、パワートランジスタＴＲのエミッタ
端子と接地間には電流検出抵抗（シャント抵抗）Ｒｏが
接続されており、抵抗Ｒｏの両端電圧からオペアンプＯ
Ｐ２を介してヒータ電流が検出され、ＥＣＵ５４に送出
される。この明細書ではこの電流をＩＥＨＣと呼ぶ。
端子と接地間には電流検出抵抗（シャント抵抗）Ｒｏが
接続されており、抵抗Ｒｏの両端電圧からオペアンプＯ
Ｐ２を介してヒータ電流が検出され、ＥＣＵ５４に送出
される。この明細書ではこの電流をＩＥＨＣと呼ぶ。
【００３０】ここで、ＩＥＨＣとＶＥＨＣの積を求め、
それを積分すれば、ＥＨＣの消費する消費電力の積算値
を求めることができる。以下、この消費電力積算値をＷ
ＥＨＣと呼ぶ。尚、上記で、ＥＨＣの抵抗ＲＥＨＣは、 ＲＥＨＣ＝ＶＥＨＣ／（ＩＥＨＣ−ＩＢ） で求めることができるが、ＩＥＨＣ≫ＩＢであるので、 ＲＥＨＣ≒ＶＥＨＣ／ＩＥＨＣ で概算することができる。従って、上記でＩＥＨＣおよ
びＶＥＨＣを検出することは、ＥＨＣ２０の抵抗ＲＥＨ
Ｃの値を示すパラメータを検出すると言うことができ
る。
それを積分すれば、ＥＨＣの消費する消費電力の積算値
を求めることができる。以下、この消費電力積算値をＷ
ＥＨＣと呼ぶ。尚、上記で、ＥＨＣの抵抗ＲＥＨＣは、 ＲＥＨＣ＝ＶＥＨＣ／（ＩＥＨＣ−ＩＢ） で求めることができるが、ＩＥＨＣ≫ＩＢであるので、 ＲＥＨＣ≒ＶＥＨＣ／ＩＥＨＣ で概算することができる。従って、上記でＩＥＨＣおよ
びＶＥＨＣを検出することは、ＥＨＣ２０の抵抗ＲＥＨ
Ｃの値を示すパラメータを検出すると言うことができ
る。
【００３１】以下、図３フロー・チャートに戻って説明
する。
する。
【００３２】先ず、Ｓ１０において内燃機関１０の最初
の始動か、即ち、量産後の最初の始動か否か判断する。
これは具体的には、適宜設けたマニュアルスイッチ（図
示せず）を使用してＥＣＵ５４に入力することで行う。
の始動か、即ち、量産後の最初の始動か否か判断する。
これは具体的には、適宜設けたマニュアルスイッチ（図
示せず）を使用してＥＣＵ５４に入力することで行う。
【００３３】Ｓ１０で肯定されるときはＳ１２に進んで
ＥＨＣ２０をオン、即ち、ＥＨＣ２０に通電する。これ
は前述の如く、パワートランジスタＴＲにベース電流Ｉ
Ｂを供給することで行う。続いてＳ１４に進んでＩＥＨ
Ｃ，ＶＥＨＣを検出し、Ｓ１６に進んで両者の積を算出
してＥＨＣの消費電力の積算値ＷＥＨＣ〔Ｗ〕を算出す
る。尚、ＩＥＨＣ，ＶＥＨＣの検出およびＷＥＨＣの算
出は所定時間、例えば３０秒、継続して行い、よって得
た経時的に増加する値を積分することでＷＥＨＣの積算
値を算出する。
ＥＨＣ２０をオン、即ち、ＥＨＣ２０に通電する。これ
は前述の如く、パワートランジスタＴＲにベース電流Ｉ
Ｂを供給することで行う。続いてＳ１４に進んでＩＥＨ
Ｃ，ＶＥＨＣを検出し、Ｓ１６に進んで両者の積を算出
してＥＨＣの消費電力の積算値ＷＥＨＣ〔Ｗ〕を算出す
る。尚、ＩＥＨＣ，ＶＥＨＣの検出およびＷＥＨＣの算
出は所定時間、例えば３０秒、継続して行い、よって得
た経時的に増加する値を積分することでＷＥＨＣの積算
値を算出する。
【００３４】続いてＳ１８に進んで算出した積算値ＷＥ
ＨＣが初期上限値（前記した基準値）ＷＡ０未満か否か
判断し、肯定されるときはＳ２０に進んで積算値ＷＥＨ
Ｃが初期下限値（前記した基準値）ＷＢ０を超えている
か否か判断する。そして、Ｓ２０でも肯定されるときは
Ｓ２２に進んで前記した式から抵抗値ＲＥＨＣを算出
し、Ｓ２４に進んで補正係数Ｈ０を以下のように算出す
る。 Ｈ０＝（設計抵抗値／実測抵抗値）
ＨＣが初期上限値（前記した基準値）ＷＡ０未満か否か
判断し、肯定されるときはＳ２０に進んで積算値ＷＥＨ
Ｃが初期下限値（前記した基準値）ＷＢ０を超えている
か否か判断する。そして、Ｓ２０でも肯定されるときは
Ｓ２２に進んで前記した式から抵抗値ＲＥＨＣを算出
し、Ｓ２４に進んで補正係数Ｈ０を以下のように算出す
る。 Ｈ０＝（設計抵抗値／実測抵抗値）
【００３５】ここで、設計抵抗値はＥＨＣ２０の設計時
に求めた値であり、実測抵抗値はＳ２２で算出された抵
抗値ＲＥＨＣである。補正係数Ｈ０はこのように設計値
と実測値との比に基づいて算出される。設計値と実測値
が一致するときは、補正係数は１となる。
に求めた値であり、実測抵抗値はＳ２２で算出された抵
抗値ＲＥＨＣである。補正係数Ｈ０はこのように設計値
と実測値との比に基づいて算出される。設計値と実測値
が一致するときは、補正係数は１となる。
【００３６】続いて、Ｓ２６に進み、算出した補正係数
Ｈ０を初期上下限値ＷＡ０，ＷＢ０に乗じ、図５に示す
如く、補正（更新）する。この補正（更新）された上下
限値をＷＡ１，ＷＢ１と呼ぶ。続いてＳ２８に進んでＥ
ＨＣ２０をオフ、即ち、ＥＨＣ２０への通電を停止す
る。尚、Ｓ１８またはＳ２０で否定されたときはＳ３０
に進み、ＥＨＣ２０が異常（故障）であると判定する。
Ｈ０を初期上下限値ＷＡ０，ＷＢ０に乗じ、図５に示す
如く、補正（更新）する。この補正（更新）された上下
限値をＷＡ１，ＷＢ１と呼ぶ。続いてＳ２８に進んでＥ
ＨＣ２０をオフ、即ち、ＥＨＣ２０への通電を停止す
る。尚、Ｓ１８またはＳ２０で否定されたときはＳ３０
に進み、ＥＨＣ２０が異常（故障）であると判定する。
【００３７】またＳ１０で機関の最初の始動ではないと
判断されるときはＳ３２に進み、ＥＨＣの作動条件、例
えば、機関の冷間始動時が成立しているか否か判断し、
肯定されるときはＳ３４に進んで図示しない別のルーチ
ンで実行されるＥＨＣの通電制御においてＥＨＣ２０が
通電されているか否か判断し、肯定されるときはＳ３６
に進んでＩＥＨＣ，ＶＥＨＣを検出し、Ｓ３８に進んで
今述べたと同様な手法で積算値ＷＥＨＣを算出する。
判断されるときはＳ３２に進み、ＥＨＣの作動条件、例
えば、機関の冷間始動時が成立しているか否か判断し、
肯定されるときはＳ３４に進んで図示しない別のルーチ
ンで実行されるＥＨＣの通電制御においてＥＨＣ２０が
通電されているか否か判断し、肯定されるときはＳ３６
に進んでＩＥＨＣ，ＶＥＨＣを検出し、Ｓ３８に進んで
今述べたと同様な手法で積算値ＷＥＨＣを算出する。
【００３８】続いてＳ４０に進んで算出値ＷＥＨＣが補
正上限値ＷＡ１未満か否か判断し、肯定されるときはＳ
４２に進んで算出値ＷＥＨＣが補正下限値ＷＢ１を超え
るか否か判断する。
正上限値ＷＡ１未満か否か判断し、肯定されるときはＳ
４２に進んで算出値ＷＥＨＣが補正下限値ＷＢ１を超え
るか否か判断する。
【００３９】そしてＳ４２で肯定されるときはＳ４４に
進んでＥＨＣ２０が正常であると判定すると共に、Ｓ４
０またはＳ４２で否定されたときはＳ４６に進んでＥＨ
Ｃ２０は異常（故障）であると判定する。尚、Ｓ３２あ
るいはＳ３４で否定されるときは直ちにプログラムを終
了する。
進んでＥＨＣ２０が正常であると判定すると共に、Ｓ４
０またはＳ４２で否定されたときはＳ４６に進んでＥＨ
Ｃ２０は異常（故障）であると判定する。尚、Ｓ３２あ
るいはＳ３４で否定されるときは直ちにプログラムを終
了する。
【００４０】尚、図示は省略するが、上記したＥＨＣ２
０のヒータ部の通電制御と同時に、前記した空気ポンプ
３２を動作させて２次空気を供給する。
０のヒータ部の通電制御と同時に、前記した空気ポンプ
３２を動作させて２次空気を供給する。
【００４１】この発明の実施の形態は上記の如く、機関
始動の初期、例えば量産後の最初の始動時にＥＨＣの通
電時の電気抵抗値を算出し、設計値との比に基づいて補
正係数を算出し、異常判定用の基準値たる上下限値を補
正するようにした。そして、その後の内燃機関の運転状
態において通例のＥＨＣの作動時にその消費電力の積算
値を算出し、補正した上下限値内にないとき、ＥＨＣが
異常と判定するようにした。
始動の初期、例えば量産後の最初の始動時にＥＨＣの通
電時の電気抵抗値を算出し、設計値との比に基づいて補
正係数を算出し、異常判定用の基準値たる上下限値を補
正するようにした。そして、その後の内燃機関の運転状
態において通例のＥＨＣの作動時にその消費電力の積算
値を算出し、補正した上下限値内にないとき、ＥＨＣが
異常と判定するようにした。
【００４２】先に述べたように、ＥＨＣ２０の金属セル
２００の負荷は小さく、抵抗値で言えば数十から数百ｍ
Ω程度の微小な値で量産バラツキを抑えるのが本来的に
困難であり、更に通電回路に用いるケーブルやセンサの
量産バラツキもある。従って、従来技術においては、異
常判定用の上下限値の幅を大きくして正常と判定できる
範囲を大きくせざるを得ない。換言すれば、正常判定範
囲を甘くせざるを得ず、異常検出精度の低下を招いてい
た。
２００の負荷は小さく、抵抗値で言えば数十から数百ｍ
Ω程度の微小な値で量産バラツキを抑えるのが本来的に
困難であり、更に通電回路に用いるケーブルやセンサの
量産バラツキもある。従って、従来技術においては、異
常判定用の上下限値の幅を大きくして正常と判定できる
範囲を大きくせざるを得ない。換言すれば、正常判定範
囲を甘くせざるを得ず、異常検出精度の低下を招いてい
た。
【００４３】しかしながら、上記のように構成すること
で、個々のＥＨＣの特性に応じて異常判定用の上下限値
を設定することができる。即ち、量産バラツキを補正し
て正常判定範囲を厳密に設定することができることか
ら、異常検出精度を上げることができる。
で、個々のＥＨＣの特性に応じて異常判定用の上下限値
を設定することができる。即ち、量産バラツキを補正し
て正常判定範囲を厳密に設定することができることか
ら、異常検出精度を上げることができる。
【００４４】ここで、請求項と発明の実施の形態との関
係について述べると、図３フロー・チャートのＳ１４お
よびＳ１６がパラメータ検出手段に、Ｓ１８からＳ２６
が基準値設定手段に、Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ４０，Ｓ４２
が異常検出手段に、Ｓ１０が運転状態検出手段に相当す
る。
係について述べると、図３フロー・チャートのＳ１４お
よびＳ１６がパラメータ検出手段に、Ｓ１８からＳ２６
が基準値設定手段に、Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ４０，Ｓ４２
が異常検出手段に、Ｓ１０が運転状態検出手段に相当す
る。
【００４５】尚、上記において個々のＥＨＣの特性を検
出する意味で、Ｓ１０で機関の最初の始動か、即ち、量
産後の最初の始動か否かを判断し、肯定されるとき設計
値と実測値との比に応じて基準値を補正するようにした
が、上に述べた趣旨から明らかな如く、基準値の補正は
機関の最初の始動時に限られるものではなく、量産後に
出荷するまでのどの時点で行っても良く、あるいは出荷
後にユーザが所定距離走行した後のサービス工場の定期
点検を利用して行ってもよい。その意味で、請求項では
『特定の運転状態』と記載した。
出する意味で、Ｓ１０で機関の最初の始動か、即ち、量
産後の最初の始動か否かを判断し、肯定されるとき設計
値と実測値との比に応じて基準値を補正するようにした
が、上に述べた趣旨から明らかな如く、基準値の補正は
機関の最初の始動時に限られるものではなく、量産後に
出荷するまでのどの時点で行っても良く、あるいは出荷
後にユーザが所定距離走行した後のサービス工場の定期
点検を利用して行ってもよい。その意味で、請求項では
『特定の運転状態』と記載した。
【００４６】更に、ＥＨＣ２０の消費電力の積算値ＷＥ
ＨＣを基準値と比較するようにしたが、抵抗値ＲＥＨＣ
で比較しても良い。更には、電流値ＩＥＨＣないしは電
圧値ＶＥＨＣの一方のみを使用することも、精度が若干
低下する点を除けば、可能である。
ＨＣを基準値と比較するようにしたが、抵抗値ＲＥＨＣ
で比較しても良い。更には、電流値ＩＥＨＣないしは電
圧値ＶＥＨＣの一方のみを使用することも、精度が若干
低下する点を除けば、可能である。
【００４７】更に、設計値と実測値との比を求め、それ
に基づいて補正係数を求め、初期上下限値に乗算して補
正（更新）するようにしたが、設計値と実測値との差を
求め、初期上下限値に加算して補正（更新）しても良
い。
に基づいて補正係数を求め、初期上下限値に乗算して補
正（更新）するようにしたが、設計値と実測値との差を
求め、初期上下限値に加算して補正（更新）しても良
い。
【００４８】更に、電流を検出する際に、非接触型のホ
ール素子を用いても良い。
ール素子を用いても良い。
【００４９】更には、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の例と
して押し出し成形してなるものを示したが、これに限る
ものでなく、メタルホイル型と呼ばれる金属材を渦巻き
状に重ね合わせてなるものであっても良い。
して押し出し成形してなるものを示したが、これに限る
ものでなく、メタルホイル型と呼ばれる金属材を渦巻き
状に重ね合わせてなるものであっても良い。
【００５０】
【発明の効果】請求項１項に係る内燃機関の排気ガス浄
化装置にあっては、個々の電気加熱式触媒の特性に応じ
て異常判定基準値を厳密に設定することができ、異常検
出精度を上げることができる。
化装置にあっては、個々の電気加熱式触媒の特性に応じ
て異常判定基準値を厳密に設定することができ、異常検
出精度を上げることができる。
【図１】この発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置を
含む内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。
含む内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。
【図２】図１の電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の触媒担体部
の説明平面図である。
の説明平面図である。
【図３】図１装置の動作を示すフロー・チャートであ
る。
る。
【図４】図１装置において電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の
通電電流値などを検出する回路の回路図である。
通電電流値などを検出する回路の回路図である。
【図５】図３フロー・チャートにおいて異常判定用の比
較基準値の補正を示す説明図である。
較基準値の補正を示す説明図である。
１０ 内燃機関 ２０ 電気加熱式触媒（ＥＨＣ） ２２ スタート触媒 ２４ 三元触媒 ２６ 切換スイッチ ２８ オルタネータ ５４ 制御ユニット（ＥＣＵ） ２００ 電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の触媒担体部（金属
セル） ２０２ スリット ２０４ 電流路 ２０６ 正極端子 ２０８ 負極端子
セル） ２０２ スリット ２０４ 電流路 ２０６ 正極端子 ２０８ 負極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 彰久 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 手代木 哲 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 青木 琢也 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 中山 隆義 栃木県芳賀郡芳賀町芳賀台143番地 株式 会社ピーエスジー内 (72)発明者 古元 秀夫 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】ａ．内燃機関の排気系に設けられ、通電さ
れて発熱する電気加熱式触媒と、 ｂ．前記電気加熱式触媒の電気抵抗値を示すパラメータ
を検出するパラメータ検出手段と、 ｃ．前記パラメータと比較すべき基準値を設定する基準
値設定手段と、 ｄ．前記検出されたパラメータを前記基準値と比較して
前記電気加熱式触媒の異常を検出する異常検出手段と、 および ｅ．前記内燃機関の特定の運転状態を検出する運転状態
検出手段と、を備えると共に、前記基準値設定手段は、
前記特定の運転状態が検出されたとき、前記検出された
パラメータに応じて前記基準値を修正することを特徴と
する内燃機関の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19124595A JP3602614B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
| US08/677,314 US5758492A (en) | 1995-07-04 | 1996-07-02 | Failure detection system of electrically heated catalytic converter of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19124595A JP3602614B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921309A true JPH0921309A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3602614B2 JP3602614B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=16271323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19124595A Expired - Fee Related JP3602614B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5758492A (ja) |
| JP (1) | JP3602614B2 (ja) |
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| JP7131402B2 (ja) | 2019-01-17 | 2022-09-06 | トヨタ自動車株式会社 | 電気加熱式触媒の異常検出装置 |
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- 1996-07-02 US US08/677,314 patent/US5758492A/en not_active Expired - Fee Related
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