JPH11270332A - 内燃機関における排気ガス触媒の検査方法及び装置 - Google Patents
内燃機関における排気ガス触媒の検査方法及び装置Info
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- JPH11270332A JPH11270332A JP11018726A JP1872699A JPH11270332A JP H11270332 A JPH11270332 A JP H11270332A JP 11018726 A JP11018726 A JP 11018726A JP 1872699 A JP1872699 A JP 1872699A JP H11270332 A JPH11270332 A JP H11270332A
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- F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
- F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
(57)【要約】
【課題】 後方センサの応答が必ずしも発生する必要が
ない触媒の転換能力の判定方法及び装置を提供する。 【解決手段】 触媒後方の排気ガスの酸素含有量が決定
される。触媒前方の排気ガスの平均酸素含有量が、触媒
後方において酸素含有量がその時点の前に決定された酸
素含有量から離れる方向に変化される。平均酸素含有量
の変化の結果として形成された触媒の酸素充填状態の変
化が決定され且つそれが所定の限界値と比較される。触
媒後方の排気ガスの酸素含有量が変化する前に所定の限
界値が超えられたときにはエラー指示が出力されない。
ない触媒の転換能力の判定方法及び装置を提供する。 【解決手段】 触媒後方の排気ガスの酸素含有量が決定
される。触媒前方の排気ガスの平均酸素含有量が、触媒
後方において酸素含有量がその時点の前に決定された酸
素含有量から離れる方向に変化される。平均酸素含有量
の変化の結果として形成された触媒の酸素充填状態の変
化が決定され且つそれが所定の限界値と比較される。触
媒後方の排気ガスの酸素含有量が変化する前に所定の限
界値が超えられたときにはエラー指示が出力されない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス中の有害物質の転換のために使用される触媒の判定に
関するものである。
ス中の有害物質の転換のために使用される触媒の判定に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】法規制に基づき有害物質エミッションに
関連する自動車の部品は、運転中オンボード手段により
モニタリングされなければならない。例えば、有害物質
エミッションが、許容値の１．５倍以上に上昇させるエ
ラーは検出され且つ指示されなければならない。可能性
のあるエラー源は、特に触媒の有害物質転換能力の完全
損失又は部分損失が挙げられる。既知のように、有害物
質転換能力は酸素を貯蔵する能力と関連づけられる。従
って、酸素貯蔵能力から転換能力を推定することができ
る。
関連する自動車の部品は、運転中オンボード手段により
モニタリングされなければならない。例えば、有害物質
エミッションが、許容値の１．５倍以上に上昇させるエ
ラーは検出され且つ指示されなければならない。可能性
のあるエラー源は、特に触媒の有害物質転換能力の完全
損失又は部分損失が挙げられる。既知のように、有害物
質転換能力は酸素を貯蔵する能力と関連づけられる。従
って、酸素貯蔵能力から転換能力を推定することができ
る。
【０００３】これに関連してドイツ特許公開第４１１２
４７８号から、特定の条件下で触媒内に導かれた酸素量
が触媒から流出する酸素量と比較され且つこれから触媒
の酸素貯蔵能力を推定することが既知である。このため
に、触媒の前方及び後方の排気ガスの酸素含有量が測定
され、それぞれ機関ないし触媒内を通過する空気質量流
量ないし排気ガス質量流量と乗算され且つその積が積分
される。積分値は、触媒に流入し且つ触媒から流出する
酸素量に対する尺度である。積分値の差は積分時間間隔
内の触媒の酸素充填度の変化を与える。この場合、既知
の方法においては、診断において触媒の酸素による完全
充填及びそれに続く完全放出又はその逆が確実に行われ
る。
４７８号から、特定の条件下で触媒内に導かれた酸素量
が触媒から流出する酸素量と比較され且つこれから触媒
の酸素貯蔵能力を推定することが既知である。このため
に、触媒の前方及び後方の排気ガスの酸素含有量が測定
され、それぞれ機関ないし触媒内を通過する空気質量流
量ないし排気ガス質量流量と乗算され且つその積が積分
される。積分値は、触媒に流入し且つ触媒から流出する
酸素量に対する尺度である。積分値の差は積分時間間隔
内の触媒の酸素充填度の変化を与える。この場合、既知
の方法においては、診断において触媒の酸素による完全
充填及びそれに続く完全放出又はその逆が確実に行われ
る。
【０００４】触媒の完全充填及び／又は完全放出は、後
方排気ガスセンサの応答及び触媒の後方における有害物
質ピークを発生させる。後方センサの応答は、触媒に関
する酸素の過負荷又は酸素不足を示す。これにより触媒
の後方に有害物質が発生する。例えば、触媒の前方にお
ける排気ガス中の酸素不足は、炭化水素及び一酸化炭素
を発生させる。触媒がなお酸素を放出可能なかぎり、こ
の有害物質は触媒内で酸素の関与のもとで水及びＣＯ2
に転換される。酸素が放出された触媒はこの転換を行う
ことはできない。従って、後方センサの応答において発
生する前記有害物質は周囲に放出される。
方排気ガスセンサの応答及び触媒の後方における有害物
質ピークを発生させる。後方センサの応答は、触媒に関
する酸素の過負荷又は酸素不足を示す。これにより触媒
の後方に有害物質が発生する。例えば、触媒の前方にお
ける排気ガス中の酸素不足は、炭化水素及び一酸化炭素
を発生させる。触媒がなお酸素を放出可能なかぎり、こ
の有害物質は触媒内で酸素の関与のもとで水及びＣＯ2
に転換される。酸素が放出された触媒はこの転換を行う
ことはできない。従って、後方センサの応答において発
生する前記有害物質は周囲に放出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この背景から、後方セ
ンサの応答が必ずしも発生する必要がない触媒の転換能
力の判定方法及び装置を提供することが本発明の課題で
ある。言い換えると、診断により排気ガスピークが形成
される頻度が低減されるべきである。
ンサの応答が必ずしも発生する必要がない触媒の転換能
力の判定方法及び装置を提供することが本発明の課題で
ある。言い換えると、診断により排気ガスピークが形成
される頻度が低減されるべきである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は、触媒後方の
排気ガスの酸素含有量が決定されるステップと、触媒前
方の排気ガスの平均酸素含有量が、触媒後方において酸
素含有量がその時点の前に決定された酸素含有量から離
れる方向に変化されるステップと、平均酸素含有量の変
化の結果として形成された触媒の酸素充填状態の変化が
決定され且つそれが所定の限界値と比較されるステップ
と、触媒後方の排気ガスの酸素含有量が変化する前に所
定の限界値が超えられたときにはエラー指示を行わない
ステップとを備える本発明の内燃機関における排気ガス
触媒の検査方法により解決される。
排気ガスの酸素含有量が決定されるステップと、触媒前
方の排気ガスの平均酸素含有量が、触媒後方において酸
素含有量がその時点の前に決定された酸素含有量から離
れる方向に変化されるステップと、平均酸素含有量の変
化の結果として形成された触媒の酸素充填状態の変化が
決定され且つそれが所定の限界値と比較されるステップ
と、触媒後方の排気ガスの酸素含有量が変化する前に所
定の限界値が超えられたときにはエラー指示を行わない
ステップとを備える本発明の内燃機関における排気ガス
触媒の検査方法により解決される。
【０００７】上記課題はまた、触媒後方の排気ガスの酸
素含有量を決定するための手段と、触媒前方の排気ガス
の平均酸素含有量を、触媒後方において酸素含有量がそ
の時点の前に決定された酸素含有量から離れる方向に変
化させるための手段と、平均酸素含有量の変化の結果と
して形成された触媒の酸素充填状態の変化を決定し且つ
それを所定の限界値と比較する手段と、触媒後方の排気
ガスの酸素含有量が変化する前に所定の限界値が超えら
れたときには触媒は健全であると判定する手段とを備え
た本発明の内燃機関における排気ガス触媒の検査装置に
より解決される。
素含有量を決定するための手段と、触媒前方の排気ガス
の平均酸素含有量を、触媒後方において酸素含有量がそ
の時点の前に決定された酸素含有量から離れる方向に変
化させるための手段と、平均酸素含有量の変化の結果と
して形成された触媒の酸素充填状態の変化を決定し且つ
それを所定の限界値と比較する手段と、触媒後方の排気
ガスの酸素含有量が変化する前に所定の限界値が超えら
れたときには触媒は健全であると判定する手段とを備え
た本発明の内燃機関における排気ガス触媒の検査装置に
より解決される。
【０００８】本発明は、触媒の酸素充填状態をほぼ限界
触媒の酸素貯蔵能力に対応する値だけ変化させることに
基づいている。この場合、限界触媒は法規制値をぎりぎ
り満たす仮想触媒である。この限界触媒に酸素貯蔵能力
Ｙ０が割り当てられ、この酸素貯蔵能力Ｙ０は対応する
触媒の実施形態に対して試験台実験で求めることができ
る。
触媒の酸素貯蔵能力に対応する値だけ変化させることに
基づいている。この場合、限界触媒は法規制値をぎりぎ
り満たす仮想触媒である。この限界触媒に酸素貯蔵能力
Ｙ０が割り当てられ、この酸素貯蔵能力Ｙ０は対応する
触媒の実施形態に対して試験台実験で求めることができ
る。
【０００９】酸素充填状態の変化は、それにより内燃機
関が運転される混合物組成の変化により達成することが
できる。触媒の後方に配置された排気ガスセンサが混合
物組成の変化に応答することなく変化量が限界触媒の酸
素貯蔵能力に到達した場合、触媒の酸素貯蔵能力は必ず
限界触媒の貯蔵能力より大きくなっている。この場合、
リーンな混合物への変化の前では触媒は酸素で完全には
充填されてなく、そしてリッチな混合物への変化におい
ては酸素が完全には放出されていないことが前提とな
る。この場合、診断に関連して触媒の後方に有害物質エ
ミッションが形成されることなく、触媒は機能性を有す
ると判定することができる。
関が運転される混合物組成の変化により達成することが
できる。触媒の後方に配置された排気ガスセンサが混合
物組成の変化に応答することなく変化量が限界触媒の酸
素貯蔵能力に到達した場合、触媒の酸素貯蔵能力は必ず
限界触媒の貯蔵能力より大きくなっている。この場合、
リーンな混合物への変化の前では触媒は酸素で完全には
充填されてなく、そしてリッチな混合物への変化におい
ては酸素が完全には放出されていないことが前提とな
る。この場合、診断に関連して触媒の後方に有害物質エ
ミッションが形成されることなく、触媒は機能性を有す
ると判定することができる。
【００１０】この場合、触媒の酸素充填状態が所定の値
だけ変化される時間長さは第１の過程（フェーズ）を表
わす。この第１の過程の間に既に後方センサの応答が発
生したとしても、これは触媒が劣化していることを意味
していない。触媒の充填状態はテストの開始時に即ち酸
素充填状態の変化の開始時には明確にわかっていないの
で、このような変化が発生することがある。触媒が例え
ばテストの開始時に既にたまたま比較的空であり且つ触
媒はこのとき更に空にされる場合、センサ応答からだけ
では機能性を推定することはできない。しかしながら、
センサ応答は触媒の所定の充填状態を表わしている。こ
の場合、後方センサの応答は、第１の過程の中断を表わ
し且つ第２のテスト過程の開始を表わしている。第２の
テスト過程において反対の混合物変化が行われ、従って
酸素充填状態の反対の変化が行われる。この変化は同様
に限界触媒の貯蔵能力に相当する特定の値だけ行われ
る。この変化の間に後方センサの他の応答が発生した場
合、これはもはや機能性を有していない触媒を示してい
る。これに対し機能性を有する触媒においては後方セン
サの他の応答が発生せず、従ってテストの実行による他
の好ましくない有害物質エミッションの上昇は決して発
生しない。
だけ変化される時間長さは第１の過程（フェーズ）を表
わす。この第１の過程の間に既に後方センサの応答が発
生したとしても、これは触媒が劣化していることを意味
していない。触媒の充填状態はテストの開始時に即ち酸
素充填状態の変化の開始時には明確にわかっていないの
で、このような変化が発生することがある。触媒が例え
ばテストの開始時に既にたまたま比較的空であり且つ触
媒はこのとき更に空にされる場合、センサ応答からだけ
では機能性を推定することはできない。しかしながら、
センサ応答は触媒の所定の充填状態を表わしている。こ
の場合、後方センサの応答は、第１の過程の中断を表わ
し且つ第２のテスト過程の開始を表わしている。第２の
テスト過程において反対の混合物変化が行われ、従って
酸素充填状態の反対の変化が行われる。この変化は同様
に限界触媒の貯蔵能力に相当する特定の値だけ行われ
る。この変化の間に後方センサの他の応答が発生した場
合、これはもはや機能性を有していない触媒を示してい
る。これに対し機能性を有する触媒においては後方セン
サの他の応答が発生せず、従ってテストの実行による他
の好ましくない有害物質エミッションの上昇は決して発
生しない。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に示す実施形
態により詳細に説明する。図１における参照番号１は、
吸気管２、排気管３、制御装置４及びエラー機能を指示
又は記憶するための手段５を備えた内燃機関を示す。参
照番号６は吸込空気量を測定するための手段を示す。参
照番号７は燃料供給手段を表わす。参照番号８は、少な
くとも触媒容量の一部により分離された排気ガスセンサ
９及び１０を備えた触媒容量を表わす。
態により詳細に説明する。図１における参照番号１は、
吸気管２、排気管３、制御装置４及びエラー機能を指示
又は記憶するための手段５を備えた内燃機関を示す。参
照番号６は吸込空気量を測定するための手段を示す。参
照番号７は燃料供給手段を表わす。参照番号８は、少な
くとも触媒容量の一部により分離された排気ガスセンサ
９及び１０を備えた触媒容量を表わす。
【００１２】本発明の観点から見た図１に示す各部品の
本質的な相互作用を図２により説明する。燃料供給手段
７を操作するための燃料供給信号ｔｉは、ブロック２．
１において基本値ｔＬと制御係数ＦＲとの積として形成
される。基本値ｔＬは、例えば吸込空気量ｍＬ及び場合
により機関回転速度のような他の変数から求められるよ
うにした前制御特性曲線群２．２を用いて決定される。
機関１内で燃焼された混合物のλ値は排気ガスセンサ９
により測定される。図２においてこの値はＬ（ｖＫ）
（触媒前方λ）として示されている。この実際値及びブ
ロック２．３から形成された目標値からブロック２．４
において制御偏差ＤＬＲ（Δλ制御）が形成される。次
いで、制御偏差ＤＬＲは既知のように制御装置２．５に
おいて処理されて制御係数ＦＲが形成される。ブロック
２．６は診断のためにλを変化させる働きをする。ブロ
ック２．６は、プログラムラン制御及び評価ブロック
２．７により制御される。触媒から酸素を放出させるた
めにブロック２．６は負の値Ｄ＿Ｆｅｔｔを供給し、そ
して値Ｄ＿Ｆｅｔｔはブロック２．８においてλ目標値
と加算結合される。ブロック２．４に供給されるλ目標
値はこれにより低減され、この結果触媒の前方の排気ガ
ス中にリッチな混合物及び酸素不足及び炭化水素並びに
一酸化炭素が形成される。触媒内に貯蔵されている酸素
は、ＨＣ及びＣＯの転換のために消費される。このよう
にリッチな混合物においては、貯蔵されている酸素が触
媒から放出される。同様にリーンな混合物においては、
排気ガス中の酸素が過剰になるので、触媒に酸素が充填
される。酸素過剰は、λ目標値と正の値Ｄ＿Ｍａｇｅｒ
との結合により発生することができる。
本質的な相互作用を図２により説明する。燃料供給手段
７を操作するための燃料供給信号ｔｉは、ブロック２．
１において基本値ｔＬと制御係数ＦＲとの積として形成
される。基本値ｔＬは、例えば吸込空気量ｍＬ及び場合
により機関回転速度のような他の変数から求められるよ
うにした前制御特性曲線群２．２を用いて決定される。
機関１内で燃焼された混合物のλ値は排気ガスセンサ９
により測定される。図２においてこの値はＬ（ｖＫ）
（触媒前方λ）として示されている。この実際値及びブ
ロック２．３から形成された目標値からブロック２．４
において制御偏差ＤＬＲ（Δλ制御）が形成される。次
いで、制御偏差ＤＬＲは既知のように制御装置２．５に
おいて処理されて制御係数ＦＲが形成される。ブロック
２．６は診断のためにλを変化させる働きをする。ブロ
ック２．６は、プログラムラン制御及び評価ブロック
２．７により制御される。触媒から酸素を放出させるた
めにブロック２．６は負の値Ｄ＿Ｆｅｔｔを供給し、そ
して値Ｄ＿Ｆｅｔｔはブロック２．８においてλ目標値
と加算結合される。ブロック２．４に供給されるλ目標
値はこれにより低減され、この結果触媒の前方の排気ガ
ス中にリッチな混合物及び酸素不足及び炭化水素並びに
一酸化炭素が形成される。触媒内に貯蔵されている酸素
は、ＨＣ及びＣＯの転換のために消費される。このよう
にリッチな混合物においては、貯蔵されている酸素が触
媒から放出される。同様にリーンな混合物においては、
排気ガス中の酸素が過剰になるので、触媒に酸素が充填
される。酸素過剰は、λ目標値と正の値Ｄ＿Ｍａｇｅｒ
との結合により発生することができる。
【００１３】混合物変化は、目標値を変化させる変わり
に、Ｐ及びＩ部分のような制御パラメータの非対称変化
により、又はブロック２．５において積分方向を切り換
えるときの遅れ時間により発生してもよい。
に、Ｐ及びＩ部分のような制御パラメータの非対称変化
により、又はブロック２．５において積分方向を切り換
えるときの遅れ時間により発生してもよい。
【００１４】ブロック２．９は、λ＝１に対する相対酸
素過剰又は不足を表わす尺度ＤＬと、機関及び触媒内を
流れる吸込空気質量流量ｍＬの値とから、触媒内に流入
及び触媒から流出する酸素量を決定する働きをする。値
ｍＬは、更に吸込空気の酸素含有量と乗算されることが
有利である。値ＤＬは、ブロック２．１０においてλ実
際値Ｌ（ｖＫ）の値１からの差として形成される。値１
は量論混合比に対応する。ＤＬが正のときは排気ガス中
に酸素過剰が存在し、そしてＤＬが負のときは排気ガス
中に酸素不足が存在する。ブロック２．１１は、値ｍＬ
のブロック２．９への供給を遅れ時間Ｔｔだけ遅延させ
る。この時間は、機関前方の吸気管内の手段６と機関後
方の触媒８ないし排気ガスセンサ９との間のガス通過時
間である。ブロック２．１１は、特に吸込空気量が著し
く変動する移行運転状態においてブロック２．９内の酸
素質量バランスの精度を改善する。
素過剰又は不足を表わす尺度ＤＬと、機関及び触媒内を
流れる吸込空気質量流量ｍＬの値とから、触媒内に流入
及び触媒から流出する酸素量を決定する働きをする。値
ｍＬは、更に吸込空気の酸素含有量と乗算されることが
有利である。値ＤＬは、ブロック２．１０においてλ実
際値Ｌ（ｖＫ）の値１からの差として形成される。値１
は量論混合比に対応する。ＤＬが正のときは排気ガス中
に酸素過剰が存在し、そしてＤＬが負のときは排気ガス
中に酸素不足が存在する。ブロック２．１１は、値ｍＬ
のブロック２．９への供給を遅れ時間Ｔｔだけ遅延させ
る。この時間は、機関前方の吸気管内の手段６と機関後
方の触媒８ないし排気ガスセンサ９との間のガス通過時
間である。ブロック２．１１は、特に吸込空気量が著し
く変動する移行運転状態においてブロック２．９内の酸
素質量バランスの精度を改善する。
【００１５】ブロック２．９は、例えばＤＬとｍＬ（ｔ
−Ｔｔ）との積の積分により酸素量を決定する。この場
合、積分時間は手段２．７から与えられる。特定の仮定
及び条件のもとで積分値から触媒の酸素充填状態をモデ
ル化することができる。後方排気ガスセンサ１０の信号
は、モデル化された酸素充填状態を検査する働きをす
る。
−Ｔｔ）との積の積分により酸素量を決定する。この場
合、積分時間は手段２．７から与えられる。特定の仮定
及び条件のもとで積分値から触媒の酸素充填状態をモデ
ル化することができる。後方排気ガスセンサ１０の信号
は、モデル化された酸素充填状態を検査する働きをす
る。
【００１６】本発明は、触媒の酸素充填状態を所定の方
法で変化させることに基づいている。例えばテスト開始
時に酸素を全く含まない健全な触媒は、限界触媒が受入
可能な酸素量Ｙ０を吸収することができる。従って、健
全な触媒においては、テスト過程の開始時及びテスト過
程の終了時即ち酸素量Ｙ０を触媒内に吸収した後におい
て、後方排気ガスセンサ１０の信号が酸素不足を指示し
ていなければならない。後方排気ガスセンサ１０の信号
が酸素不足を指示しなかった場合、触媒は劣化してお
り、このとき例えばエラーランプ５を点灯させてもよ
い。
法で変化させることに基づいている。例えばテスト開始
時に酸素を全く含まない健全な触媒は、限界触媒が受入
可能な酸素量Ｙ０を吸収することができる。従って、健
全な触媒においては、テスト過程の開始時及びテスト過
程の終了時即ち酸素量Ｙ０を触媒内に吸収した後におい
て、後方排気ガスセンサ１０の信号が酸素不足を指示し
ていなければならない。後方排気ガスセンサ１０の信号
が酸素不足を指示しなかった場合、触媒は劣化してお
り、このとき例えばエラーランプ５を点灯させてもよ
い。
【００１７】図３は、図２の機能ブロックにより示され
ている本発明の方法の過程を信号の時間線図で表わして
いる。図３のａ）は、後方排気ガスセンサ１０の信号の
時間線図を示す。この場合、高い信号レベルは酸素不足
に対応し、低い信号レベルは酸素過剰に対応している。
ている本発明の方法の過程を信号の時間線図で表わして
いる。図３のａ）は、後方排気ガスセンサ１０の信号の
時間線図を示す。この場合、高い信号レベルは酸素不足
に対応し、低い信号レベルは酸素過剰に対応している。
【００１８】図３のｂ）は、触媒前方λの時間線図を示
す。この場合、高い信号レベルは酸素過剰に対応し、低
い信号レベルは酸素不足に対応している。時間ｔ＝２２
４秒において後方排気ガスセンサ１０は酸素不足を示し
ている。このことから、少なくとも全部ではないにして
も触媒に酸素が充填されていることが推定される。酸素
充填状態に関する正確な情報はこの時点では与えられな
い。前方排気ガスセンサ９の信号内の下方方向ピークは
多量のリッチ化を示している。これは、例えば図２のブ
ロック２．６及び２．８におけるオフセットＤ＿Ｆｅｔ
ｔないしＤ＿Ｍａｇｅｒによるλ制御目標値のシフトに
より発生させることができる。リッチ化シフトの発生と
同様にブロック２．９において触媒からの酸素放出量が
計算される。ブロック２．７により制御されて、リッチ
化シフトは積分Ｉの絶対値が値Ｙ０を超えるまで実行さ
れる。Ｉは時間の増加と共にその絶対値が増大するの
で、積分Ｉが値Ｙ０を超える時点は、正Ｙ０と負のＩと
の和が０より小さくなったときに到達される。従って、
触媒の酸素充填状態は値Ｙ０だけ低減される。それに続
いて、ブロック２．７はブロック２．６を介して制御目
標値にリーン化オフセットＤ＿Ｍａｇｅｒを供給する。
その結果、触媒に酸素が充填され、このことはｔ＝２２
４．５秒とほぼｔ＝２２５．３秒との間における前方排
気ガスセンサ９の信号内のピークにより示される。この
過程において形成された積分値Ｉは、触媒内への酸素吸
収量に対応する。酸素充填は、この場合正の積分値が値
Ｙ０を超えるまで又は後方排気ガスセンサが酸素満タン
に応答するまで続けられる。
す。この場合、高い信号レベルは酸素過剰に対応し、低
い信号レベルは酸素不足に対応している。時間ｔ＝２２
４秒において後方排気ガスセンサ１０は酸素不足を示し
ている。このことから、少なくとも全部ではないにして
も触媒に酸素が充填されていることが推定される。酸素
充填状態に関する正確な情報はこの時点では与えられな
い。前方排気ガスセンサ９の信号内の下方方向ピークは
多量のリッチ化を示している。これは、例えば図２のブ
ロック２．６及び２．８におけるオフセットＤ＿Ｆｅｔ
ｔないしＤ＿Ｍａｇｅｒによるλ制御目標値のシフトに
より発生させることができる。リッチ化シフトの発生と
同様にブロック２．９において触媒からの酸素放出量が
計算される。ブロック２．７により制御されて、リッチ
化シフトは積分Ｉの絶対値が値Ｙ０を超えるまで実行さ
れる。Ｉは時間の増加と共にその絶対値が増大するの
で、積分Ｉが値Ｙ０を超える時点は、正Ｙ０と負のＩと
の和が０より小さくなったときに到達される。従って、
触媒の酸素充填状態は値Ｙ０だけ低減される。それに続
いて、ブロック２．７はブロック２．６を介して制御目
標値にリーン化オフセットＤ＿Ｍａｇｅｒを供給する。
その結果、触媒に酸素が充填され、このことはｔ＝２２
４．５秒とほぼｔ＝２２５．３秒との間における前方排
気ガスセンサ９の信号内のピークにより示される。この
過程において形成された積分値Ｉは、触媒内への酸素吸
収量に対応する。酸素充填は、この場合正の積分値が値
Ｙ０を超えるまで又は後方排気ガスセンサが酸素満タン
に応答するまで続けられる。
【００１９】図示の例においては、値Ｙ０に到達する前
に後方排気ガスセンサ１０が応答している。この結果、
検査されている触媒は限界触媒より劣化していると判定
され、これがエラーランプ５の点灯により指示される。
エラーランプ５の点灯は場合により複数回の試行により
統計的に確認した後にはじめて行ってもよい。機能性を
有する触媒は、少なくとも限界触媒と同じ量の酸素を受
入可能でなければならない。先行するリッチ化過程にお
いては限界触媒の酸素貯蔵能力に対応する値Ｙ０の酸素
量が触媒から放出されているので、なお健全な触媒は後
方排気ガスセンサ１０が酸素過剰を示すことなく量Ｙ０
のこの絶対値を吸収可能であるはずである。
に後方排気ガスセンサ１０が応答している。この結果、
検査されている触媒は限界触媒より劣化していると判定
され、これがエラーランプ５の点灯により指示される。
エラーランプ５の点灯は場合により複数回の試行により
統計的に確認した後にはじめて行ってもよい。機能性を
有する触媒は、少なくとも限界触媒と同じ量の酸素を受
入可能でなければならない。先行するリッチ化過程にお
いては限界触媒の酸素貯蔵能力に対応する値Ｙ０の酸素
量が触媒から放出されているので、なお健全な触媒は後
方排気ガスセンサ１０が酸素過剰を示すことなく量Ｙ０
のこの絶対値を吸収可能であるはずである。
【００２０】図４は本発明による方法の実施形態の流れ
図を示す。診断方法のスタート後ステップ３．１におい
て、触媒の後方における酸素過剰（Ｌ（ｈＫ）＞１）又
は酸素不足（Ｌ（ｈＫ）＜１）のいずれが存在するかの
検査が行われる。Ｌ（ｈＫ）＜１から、触媒に完全では
ないが酸素が充填されていることが推定される。それに
続いてステップ３．２は変数Ｋに値ＮＶを割り当てる
（Ｋ＝ＮＶ、Ｋは「触媒」を示し、ＮＶは「完全ではな
いが酸素が充填されている」を示す）。これは、酸素量
の吸収において後方排気ガスセンサ１０の信号が値＜１
から値＞１への変化が可能であることを意味する。これ
は、触媒から酸素が完全に放出されているとき（Ｋ＝
Ｌ）にもまた成立する。テストのためにステップ３．３
においてリーンなλ値＞１が設定される。ステップ３．
４は、上記の積分Ｉを形成することにより触媒内に流入
する酸素量を求める働きをする。ステップ３．５は、後
方排気ガスセンサ１０が酸素過剰に応答したか否かを検
査する。後方排気ガスセンサ１０が酸素過剰に応答しな
いかぎり問い合わせステップ３．６がそれに続き、問い
合わせステップ３．６において積分値がしきい値Ｙ０と
比較される。Ｉ＜Ｙ０が成立し且つ後方排気ガスセンサ
１０が応答しないかぎり、ステップ３．４、３．５及び
３．６からなるループが反復実行される。プログラムが
ステップ３．６からステップ３．７へループを抜け出し
た場合、触媒は健全である。この場合、後方排気ガスセ
ンサ１０の応答が発生することなく、健全触媒と劣化触
媒との境界を形成する酸素量Ｙ０が触媒に吸収されたこ
とになる。
図を示す。診断方法のスタート後ステップ３．１におい
て、触媒の後方における酸素過剰（Ｌ（ｈＫ）＞１）又
は酸素不足（Ｌ（ｈＫ）＜１）のいずれが存在するかの
検査が行われる。Ｌ（ｈＫ）＜１から、触媒に完全では
ないが酸素が充填されていることが推定される。それに
続いてステップ３．２は変数Ｋに値ＮＶを割り当てる
（Ｋ＝ＮＶ、Ｋは「触媒」を示し、ＮＶは「完全ではな
いが酸素が充填されている」を示す）。これは、酸素量
の吸収において後方排気ガスセンサ１０の信号が値＜１
から値＞１への変化が可能であることを意味する。これ
は、触媒から酸素が完全に放出されているとき（Ｋ＝
Ｌ）にもまた成立する。テストのためにステップ３．３
においてリーンなλ値＞１が設定される。ステップ３．
４は、上記の積分Ｉを形成することにより触媒内に流入
する酸素量を求める働きをする。ステップ３．５は、後
方排気ガスセンサ１０が酸素過剰に応答したか否かを検
査する。後方排気ガスセンサ１０が酸素過剰に応答しな
いかぎり問い合わせステップ３．６がそれに続き、問い
合わせステップ３．６において積分値がしきい値Ｙ０と
比較される。Ｉ＜Ｙ０が成立し且つ後方排気ガスセンサ
１０が応答しないかぎり、ステップ３．４、３．５及び
３．６からなるループが反復実行される。プログラムが
ステップ３．６からステップ３．７へループを抜け出し
た場合、触媒は健全である。この場合、後方排気ガスセ
ンサ１０の応答が発生することなく、健全触媒と劣化触
媒との境界を形成する酸素量Ｙ０が触媒に吸収されたこ
とになる。
【００２１】これに対しプログラムがステップ３．５か
らループを抜け出した場合、それに続くステップ３．８
において２つの異なるケースが考えられる。触媒がテス
ト開始時に空であったとき（Ｋ＝Ｌ）、触媒の貯蔵能力
は限界触媒の貯蔵能力より小さい。この場合、ステップ
３．９によりエラーの指示及び／又は記憶が行われる。
これに対しテストの開始時に触媒が完全ではないが充填
されている場合（Ｋ＝ＮＶ）、その酸素貯蔵能力は一義
的に判定することはできない。しかしながら、この場合
センサ応答は触媒が酸素で完全に充填されていることを
示す。それに応じてステップ３．１０がＫ＝Ｖを設定し
且つプログラムは流れ図の左側部分に分岐する。左側部
分は右側部分のいわゆる鏡像を示している。ここでテス
トのためにステップ３．１２においてλ＜１即ち酸素不
足が設定される。それ以下の残りのステップは、右側分
岐部分のステップないし右側分岐部分が鏡像反転された
ステップにそのまま対応している。はじめに触媒は空で
はなく（Ｋ＝ＮＬ、ステップ３．１１）又は満タン（Ｋ
＝Ｖ、ステップ３．１２）である。次に酸素不足が設定
され且つ積分Ｉ（ステップ３．１３）が形成される。値
Ｉはここでは負である。Ｉの絶対値がＹ０より大きくな
ったとき、触媒は健全である（ステップ３．１５、３．
１６）。Ｉの絶対値がＹ０より大きくならなかった場
合、２つの異なるケースが考えられる。Ｉ＞Ｙ０となる
前にセンサが応答し且つ触媒がテスト開始時に満タン
（Ｋ＝Ｖ）であったとき、触媒の酸素貯蔵能力は限界触
媒のそれより小さい。この場合、ステップ３．１４、
３．１７及び３．９を介してエラー指示が行われる。こ
れに対しテスト開始時に触媒が空でなかった場合、この
時点で触媒は完全に空となり且つステップ３．１７を通
過した後、Ｋ＝Ｌがセットされ且つ右側部分に分岐され
る。
らループを抜け出した場合、それに続くステップ３．８
において２つの異なるケースが考えられる。触媒がテス
ト開始時に空であったとき（Ｋ＝Ｌ）、触媒の貯蔵能力
は限界触媒の貯蔵能力より小さい。この場合、ステップ
３．９によりエラーの指示及び／又は記憶が行われる。
これに対しテストの開始時に触媒が完全ではないが充填
されている場合（Ｋ＝ＮＶ）、その酸素貯蔵能力は一義
的に判定することはできない。しかしながら、この場合
センサ応答は触媒が酸素で完全に充填されていることを
示す。それに応じてステップ３．１０がＫ＝Ｖを設定し
且つプログラムは流れ図の左側部分に分岐する。左側部
分は右側部分のいわゆる鏡像を示している。ここでテス
トのためにステップ３．１２においてλ＜１即ち酸素不
足が設定される。それ以下の残りのステップは、右側分
岐部分のステップないし右側分岐部分が鏡像反転された
ステップにそのまま対応している。はじめに触媒は空で
はなく（Ｋ＝ＮＬ、ステップ３．１１）又は満タン（Ｋ
＝Ｖ、ステップ３．１２）である。次に酸素不足が設定
され且つ積分Ｉ（ステップ３．１３）が形成される。値
Ｉはここでは負である。Ｉの絶対値がＹ０より大きくな
ったとき、触媒は健全である（ステップ３．１５、３．
１６）。Ｉの絶対値がＹ０より大きくならなかった場
合、２つの異なるケースが考えられる。Ｉ＞Ｙ０となる
前にセンサが応答し且つ触媒がテスト開始時に満タン
（Ｋ＝Ｖ）であったとき、触媒の酸素貯蔵能力は限界触
媒のそれより小さい。この場合、ステップ３．１４、
３．１７及び３．９を介してエラー指示が行われる。こ
れに対しテスト開始時に触媒が空でなかった場合、この
時点で触媒は完全に空となり且つステップ３．１７を通
過した後、Ｋ＝Ｌがセットされ且つ右側部分に分岐され
る。
【図１】本発明の技術的周辺図である。
【図２】本発明に関連する変数を説明するための機能ブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図３】ある実施形態において発生する信号の時間線図
である。
である。
【図４】本発明による方法の実施形態の流れ図である。
１ 内燃機関 ２ 吸気管 ３ 排気管 ４ 制御装置 ５ エラー機能指示又は記憶手段 ６ 吸込空気量測定手段 ７ 燃料供給手段 ８ 触媒容量 ９ 前方排気ガスセンサ １０ 後方排気ガスセンサ ２．１ 乗算段 ２．２ 前制御特性曲線群 ２．３ λ目標値形成ブロック ２．４、２．８、２．１０ 加算段 ２．５ 制御装置 ２．６ λ変化ブロック ２．７ プログラムラン制御及び評価ブロック（積分時
間決定手段） ２．９ 積分ブロック ２．１１ 遅れ時間発生ブロック Ｄ＿Ｆｅｔｔ λ目標値をリッチ化するオフセット値 ＤＬ λ＝１に対する相対空気過剰又は不足 ＤＬＲ λの制御偏差 Ｄ＿Ｍａｇｅｒ λ目標値をリーン化するオフセット値 ＦＲ 燃料供給信号の制御係数 Ｉ 積分値 Ｌ（ｋＬ） 触媒後方λ値 Ｌ（ｖＫ） 触媒前方λ値 ＬＳ λ目標値 ｍＬ 吸込空気質量流量 ｔｉ 燃料供給信号 ｔＬ 燃料供給信号の基本値 Ｔｔ 遅れ時間 Ｙ０ 限界触媒の受入可能な酸素量
間決定手段） ２．９ 積分ブロック ２．１１ 遅れ時間発生ブロック Ｄ＿Ｆｅｔｔ λ目標値をリッチ化するオフセット値 ＤＬ λ＝１に対する相対空気過剰又は不足 ＤＬＲ λの制御偏差 Ｄ＿Ｍａｇｅｒ λ目標値をリーン化するオフセット値 ＦＲ 燃料供給信号の制御係数 Ｉ 積分値 Ｌ（ｋＬ） 触媒後方λ値 Ｌ（ｖＫ） 触媒前方λ値 ＬＳ λ目標値 ｍＬ 吸込空気質量流量 ｔｉ 燃料供給信号 ｔＬ 燃料供給信号の基本値 Ｔｔ 遅れ時間 Ｙ０ 限界触媒の受入可能な酸素量
Claims (10)
- 【請求項１】 触媒後方の排気ガスの酸素含有量が決定
されるステップと、 触媒前方の排気ガスの平均酸素含有量が、触媒後方にお
いて酸素含有量がその時点の前に決定された酸素含有量
から離れる方向に変化されるステップと、 平均酸素含有量の変化の結果として形成された触媒の酸
素充填状態の変化が決定され且つそれが所定の限界値と
比較されるステップと、 触媒後方の排気ガスの酸素含有量が変化する前に所定の
限界値が超えられたときにはエラー指示を行わないステ
ップとを備える内燃機関における排気ガス触媒の検査方
法。 - 【請求項２】 所定の限界値に到達する前に触媒後方の
排気ガスの酸素含有量が変化したとき、触媒前方の排気
ガスの酸素含有量が反対方向に変化されることと、 平均酸素含有量の変化の結果として形成された触媒の酸
素充填状態の変化が決定され且つそれが所定の限界値と
比較されことと、 触媒後方の排気ガスの酸素含有量が変化する前に所定の
限界値が超えられたときにはエラー指示を行わないこと
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 所定の限界値に到達する前に触媒後方の
排気ガスの酸素含有量が変化したとき、触媒前方の排気
ガスの酸素含有量が反対方向に変化されることと、 平均酸素含有量の変化の結果として形成された触媒の酸
素充填状態の変化が決定され且つそれが所定の限界値と
比較されることと、 所定の限界値が超えられる前に触媒後方の排気ガスの酸
素含有量が変化したときにエラー指示が行われることと
を特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 触媒の酸素充填状態の変化が、触媒前方
の排気ガス中の酸素含有量の、量論比に対して適用され
る値からの偏差ＤＬ及び内燃機関により吸い込まれた空
気量ｍＬから決定されることを特徴とする請求項１ない
し３のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項５】 時点ｔにおける触媒前方の排気ガス中の
酸素含有量の、量論比に対して適用される値からの偏差
ＤＬと時点ｔの前に存在した時点ｔ−ｔＴにおいて内燃
機関により吸い込まれた空気量ｍＬとの積が時間積分さ
れることを特徴とする請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 時間差ｔＴ＝ｔ−（ｔ−ｔＴ）が、内燃
機関前方の吸込空気量ｍＬ測定位置と触媒前方の排気ガ
スの酸素含有量が決定される位置との間のガス通過時間
に対応することを特徴とする請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 触媒前方の排気ガス中の酸素含有量の、
量論比に対して適用される値からの偏差ＤＬ及び内燃機
関により吸い込まれた空気量ｍＬから触媒の酸素含有量
の変化を決定するとき、吸込空気の酸素含有量が考慮さ
れることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一項
に記載の方法。 - 【請求項８】 所定の限界値が、有害物質の転換に対す
る法規制要求値をぎりぎり満たす触媒の酸素貯蔵能力に
対応することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
一項に記載の方法。 - 【請求項９】 触媒後方の排気ガスの酸素含有量を決定
するための手段（１０）と、 触媒前方の排気ガスの平均酸素含有量を、触媒後方にお
いて酸素含有量がその時点の前に決定された酸素含有量
から離れる方向に変化させるための手段（４、７、２．
７、２．６、２．８）と、 平均酸素含有量の変化の結果として形成された触媒の酸
素充填状態の変化を決定し且つそれを所定の限界値と比
較する手段（２．９、２．７）と、 触媒後方の排気ガスの酸素含有量が変化する前に所定の
限界値が超えられたときには触媒は健全であると判定す
る手段（２．７）とを備えた内燃機関における排気ガス
触媒の検査装置。 - 【請求項１０】 所定の限界値に到達する前に触媒後方
の排気ガスの酸素含有量が変化したとき、前記の平均酸
素含有量を変化させるための手段（４、７、２．７、
２．６、２．８）が触媒前方の排気ガスの平均酸素含有
量を反対方向に変化させ、 前記の比較する手段（２．９、２．７）が、平均酸素含
有量の変化の結果として形成された触媒の酸素充填状態
の変化を決定し且つそれを所定の限界値と比較し、 所定の限界値が超えられる前に触媒後方の排気ガスの酸
素含有量が変化したときに、前記の判定する手段（２．
７）がエラー指示を出力することを特徴とする請求項９
記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803828.3 | 1998-01-31 | ||
| DE19803828A DE19803828B4 (de) | 1998-01-31 | 1998-01-31 | Verfahren und Vorrichtung zur Beurteilung der Konvertierungsfähigkeit eines Katalysators |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270332A true JPH11270332A (ja) | 1999-10-05 |
| JP4436473B2 JP4436473B2 (ja) | 2010-03-24 |
Family
ID=7856277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01872699A Expired - Fee Related JP4436473B2 (ja) | 1998-01-31 | 1999-01-27 | 内燃機関における排気ガス触媒の検査方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6161428A (ja) |
| JP (1) | JP4436473B2 (ja) |
| DE (1) | DE19803828B4 (ja) |
| GB (1) | GB2333844B (ja) |
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- 1999-02-01 US US09/240,987 patent/US6161428A/en not_active Expired - Lifetime
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