JPH1181995A - 触媒モニタ - Google Patents
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- JPH1181995A JPH1181995A JP10177169A JP17716998A JPH1181995A JP H1181995 A JPH1181995 A JP H1181995A JP 10177169 A JP10177169 A JP 10177169A JP 17716998 A JP17716998 A JP 17716998A JP H1181995 A JPH1181995 A JP H1181995A
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- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
- F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 触媒の既知の熱老化特性に基づいて、触媒の
測定された寿命温度特性を既知の熱老化特性と比較する
ことにより、触媒効率が正確に決定する。 【解決手段】 内燃機関の排出経路内に配置された触媒
の効率を測定するためのモニタを使用する。
測定された寿命温度特性を既知の熱老化特性と比較する
ことにより、触媒効率が正確に決定する。 【解決手段】 内燃機関の排出経路内に配置された触媒
の効率を測定するためのモニタを使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は触媒及び装置をモニ
タする方法に関する。更に詳細には、本発明は触媒寿命
温度特性及び汚染測定に基づいて自動車用触媒の効率を
予測する方法に関する。
タする方法に関する。更に詳細には、本発明は触媒寿命
温度特性及び汚染測定に基づいて自動車用触媒の効率を
予測する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】既存の自動車がいつ許容排気浄化レベル
を超えるかを知るために、自動車用触媒の効率を知らな
ければならない。規則がより厳しくなるにつれて許容排
気浄化レベルは減少し、触媒の効率決定に対する精度を
改善しなければならない。現在、触媒の効率は触媒の前
後に配置された２個の酸素センサを使用して測定され
る。従って、排気ガスの酸素含有量の差は触媒の酸素貯
蔵能力を決定するために測定され、それが触媒の効率に
関係する。この装置は触媒の効率を測定するのに現在の
ところ十分であるが、更に厳格な排気基準が改善された
センサ感度及び改善された装置の精度を必要とするであ
ろう。
を超えるかを知るために、自動車用触媒の効率を知らな
ければならない。規則がより厳しくなるにつれて許容排
気浄化レベルは減少し、触媒の効率決定に対する精度を
改善しなければならない。現在、触媒の効率は触媒の前
後に配置された２個の酸素センサを使用して測定され
る。従って、排気ガスの酸素含有量の差は触媒の酸素貯
蔵能力を決定するために測定され、それが触媒の効率に
関係する。この装置は触媒の効率を測定するのに現在の
ところ十分であるが、更に厳格な排気基準が改善された
センサ感度及び改善された装置の精度を必要とするであ
ろう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】触媒は理想的な条件下
で無限に機能できる受動装置である。触媒は２つの主な
老化要因を有する。熱老化及び汚染老化である。更に、
触媒の最適効率を提供するために、原動機管理装置のラ
ムダ制御周波数をしきい値より上に維持しなければなら
ない。もし、温度、時間、ラムダ、及び汚染のパラメー
タが触媒の寿命まで記録されたら、触媒の効率を非常に
高い精度で予測できる。
で無限に機能できる受動装置である。触媒は２つの主な
老化要因を有する。熱老化及び汚染老化である。更に、
触媒の最適効率を提供するために、原動機管理装置のラ
ムダ制御周波数をしきい値より上に維持しなければなら
ない。もし、温度、時間、ラムダ、及び汚染のパラメー
タが触媒の寿命まで記録されたら、触媒の効率を非常に
高い精度で予測できる。
【０００４】本発明は、触媒における効率の損失が主に
排気ガスによる熱老化及び触媒毒に起因すると認めてい
る。正確な排気ガス温度センサを使用すると、どの程
度、どの位の時間、しきい値温度以上で触媒が作用した
かによって、触媒が予め定められたしきい値より高い温
度で作用する時間が記録され、加重される。この測定は
寿命温度特性を作るために使用できる。触媒の既知の熱
老化特性に基づいて、触媒の測定された寿命温度特性を
既知の熱老化特性と比較することにより、触媒効率が正
確に決定される。
排気ガスによる熱老化及び触媒毒に起因すると認めてい
る。正確な排気ガス温度センサを使用すると、どの程
度、どの位の時間、しきい値温度以上で触媒が作用した
かによって、触媒が予め定められたしきい値より高い温
度で作用する時間が記録され、加重される。この測定は
寿命温度特性を作るために使用できる。触媒の既知の熱
老化特性に基づいて、触媒の測定された寿命温度特性を
既知の熱老化特性と比較することにより、触媒効率が正
確に決定される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】簡単に述べると、本発明
は内燃機関の排気経路内に配置された触媒の効率を測定
するためのモニタである。第１の好ましい実施例では、
モニタは内燃機関及び触媒間の排気経路に配置された抵
抗型酸素センサを含み、酸素センサは内燃機関排気物の
酸素濃度を検出する。一般に温度センサは触媒の近くに
配置され、触媒温度を連続してモニタする。温度センサ
から触媒温度を受信し、寿命温度特性及び触媒着火時間
を生成する手段が提供される。第１比較器はセンサ抵抗
の大きさを予め定められたしきい値レベルと比較する。
第２比較器は触媒着火時間を受信し、触媒着火時間を予
め定められた着火時間の値と比較する。第３比較器は寿
命温度特性を受信し、温度特性を予め定められた温度特
性しきい値と比較する。
は内燃機関の排気経路内に配置された触媒の効率を測定
するためのモニタである。第１の好ましい実施例では、
モニタは内燃機関及び触媒間の排気経路に配置された抵
抗型酸素センサを含み、酸素センサは内燃機関排気物の
酸素濃度を検出する。一般に温度センサは触媒の近くに
配置され、触媒温度を連続してモニタする。温度センサ
から触媒温度を受信し、寿命温度特性及び触媒着火時間
を生成する手段が提供される。第１比較器はセンサ抵抗
の大きさを予め定められたしきい値レベルと比較する。
第２比較器は触媒着火時間を受信し、触媒着火時間を予
め定められた着火時間の値と比較する。第３比較器は寿
命温度特性を受信し、温度特性を予め定められた温度特
性しきい値と比較する。
【０００６】第２の好ましい実施例では、モニタは内燃
機関及び触媒の間の排気経路に配置された抵抗型酸素セ
ンサ、及び触媒温度をモニタするために触媒の近くに配
置された温度センサを含む。酸素センサは内燃機関排気
物の酸素濃度を検出し、空気／燃料（Ａ／Ｆ）制御周波
数を測定する。第１比較器はＡ／Ｆ制御周波数を受信
し、Ａ／Ｆ制御周波数を予め定められたＡ／Ｆ制御周波
数しきい値限界と比較する。寿命温度特性及び触媒着火
時間を生成する温度センサに接続される手段が提供され
る。第２比較器は決定された触媒着火時間を受信し、予
め定められた時間の値と比較し、第３比較器は寿命温度
特性を受信し、予め定められた温度特性しきい値限界と
比較する。
機関及び触媒の間の排気経路に配置された抵抗型酸素セ
ンサ、及び触媒温度をモニタするために触媒の近くに配
置された温度センサを含む。酸素センサは内燃機関排気
物の酸素濃度を検出し、空気／燃料（Ａ／Ｆ）制御周波
数を測定する。第１比較器はＡ／Ｆ制御周波数を受信
し、Ａ／Ｆ制御周波数を予め定められたＡ／Ｆ制御周波
数しきい値限界と比較する。寿命温度特性及び触媒着火
時間を生成する温度センサに接続される手段が提供され
る。第２比較器は決定された触媒着火時間を受信し、予
め定められた時間の値と比較し、第３比較器は寿命温度
特性を受信し、予め定められた温度特性しきい値限界と
比較する。
【０００７】第３の実施例では、モニタは内燃機関及び
触媒の間の排気経路に配置された電位差型酸素センサ、
及び触媒の近くに配置された温度センサを含む。第１酸
素センサは第１触媒の汚染を測定する。温度センサは触
媒温度をモニタする。触媒温度を受信し、寿命温度特性
及び触媒着火時間を生成する手段が提供される。第２電
位差型酸素センサが、触媒の下流にある排気経路に配置
される。第２酸素センサは第２触媒の汚染を測定し、空
気／燃料（Ａ／Ｆ）制御信号を生成する。第１比較器は
生成された寿命温度特性を受信し、予め定められた温度
特性しきい値限界と比較する。第３比較器はＡ／Ｆ制御
信号を受信し、予め定められたＡ／Ｆ制御信号しきい値
限界と比較する。
触媒の間の排気経路に配置された電位差型酸素センサ、
及び触媒の近くに配置された温度センサを含む。第１酸
素センサは第１触媒の汚染を測定する。温度センサは触
媒温度をモニタする。触媒温度を受信し、寿命温度特性
及び触媒着火時間を生成する手段が提供される。第２電
位差型酸素センサが、触媒の下流にある排気経路に配置
される。第２酸素センサは第２触媒の汚染を測定し、空
気／燃料（Ａ／Ｆ）制御信号を生成する。第１比較器は
生成された寿命温度特性を受信し、予め定められた温度
特性しきい値限界と比較する。第３比較器はＡ／Ｆ制御
信号を受信し、予め定められたＡ／Ｆ制御信号しきい値
限界と比較する。
【０００８】本発明はまた、内燃機関の排気経路に配置
された触媒の効率を測定する。第１の好ましい実施例で
は、本発明の方法は、内燃機関及び触媒の間の排気経路
に配置された酸素センサで内燃機関の排気濃度を測定
し、酸素センサの抵抗の大きさを測定し、抵抗の大きさ
を予め定められたしきい値限界と比較し、触媒の近くに
配置された温度センサで触媒の温度を検出し、検出され
た触媒の温度で触媒の着火時間を決定し、検出された着
火時間を予め定められた着火時間限界と比較し、測定さ
れた触媒温度で寿命温度特性を生成し、寿命温度特性を
予め定められた温度特性しきい値限界を比較する各ステ
ップから成る。
された触媒の効率を測定する。第１の好ましい実施例で
は、本発明の方法は、内燃機関及び触媒の間の排気経路
に配置された酸素センサで内燃機関の排気濃度を測定
し、酸素センサの抵抗の大きさを測定し、抵抗の大きさ
を予め定められたしきい値限界と比較し、触媒の近くに
配置された温度センサで触媒の温度を検出し、検出され
た触媒の温度で触媒の着火時間を決定し、検出された着
火時間を予め定められた着火時間限界と比較し、測定さ
れた触媒温度で寿命温度特性を生成し、寿命温度特性を
予め定められた温度特性しきい値限界を比較する各ステ
ップから成る。
【０００９】第２の好ましい実施例では、本発明の方法
は、内燃機関及び触媒の間の排気経路に配置された酸素
センサで内燃機関の排気濃度を測定し、酸素センサの空
気／燃料（Ａ／Ｆ）制御周波数をモニタし、モニタされ
たＡ／Ｆ制御周波数を予め定められたＡ／Ｆ制御周波数
しきい値限界と比較し、触媒の近くに配置された温度セ
ンサで触媒の温度を検出し、検出された触媒温度を使用
して触媒の着火時間を決定し、検出された着火時間を予
め定められた着火時間限界と比較し、測定された触媒温
度で寿命温度特性を生成し、寿命温度特性を予め定めら
れた温度特性しきい値と比較する各ステップから成る。
は、内燃機関及び触媒の間の排気経路に配置された酸素
センサで内燃機関の排気濃度を測定し、酸素センサの空
気／燃料（Ａ／Ｆ）制御周波数をモニタし、モニタされ
たＡ／Ｆ制御周波数を予め定められたＡ／Ｆ制御周波数
しきい値限界と比較し、触媒の近くに配置された温度セ
ンサで触媒の温度を検出し、検出された触媒温度を使用
して触媒の着火時間を決定し、検出された着火時間を予
め定められた着火時間限界と比較し、測定された触媒温
度で寿命温度特性を生成し、寿命温度特性を予め定めら
れた温度特性しきい値と比較する各ステップから成る。
【００１０】第３の実施例では、本発明の方法は、触媒
の近くに配置された温度センサで触媒温度を検出し、検
出された触媒温度を使用して触媒着火時間を決定し、決
定された着火時間を予め定められた着火時間限界と比較
し、検出された触媒温度で寿命温度特性を生成し、寿命
温度特性を予め定められた温度特性しきい値限界と比較
し、触媒の下流の排気経路に配置された電位差型酸素セ
ンサにより生成された空気／燃料（Ａ／Ｆ）制御信号を
測定し、Ａ／Ｆ制御信号を予め定められたＡ／Ｆ制御信
号しきい値限界と比較する各ステップから成る。
の近くに配置された温度センサで触媒温度を検出し、検
出された触媒温度を使用して触媒着火時間を決定し、決
定された着火時間を予め定められた着火時間限界と比較
し、検出された触媒温度で寿命温度特性を生成し、寿命
温度特性を予め定められた温度特性しきい値限界と比較
し、触媒の下流の排気経路に配置された電位差型酸素セ
ンサにより生成された空気／燃料（Ａ／Ｆ）制御信号を
測定し、Ａ／Ｆ制御信号を予め定められたＡ／Ｆ制御信
号しきい値限界と比較する各ステップから成る。
【００１１】最後に本発明は、温度センサで触媒の温度
をモニタし、触媒の寿命温度特性を生成し、寿命温度特
性を予め定められた温度特性しきい値限界と比較する各
ステップから成る、内燃機関の排気経路に配置された触
媒の効率を測定する方法を更に提供する。
をモニタし、触媒の寿命温度特性を生成し、寿命温度特
性を予め定められた温度特性しきい値限界と比較する各
ステップから成る、内燃機関の排気経路に配置された触
媒の効率を測定する方法を更に提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図では、類似の素子を示すために
類似の番号が一貫して使用されている。本発明は、触媒
が作用する温度を測定し触媒寿命温度特性を生成するこ
とにより触媒効率を検出するための正確な手段を提供す
る。触媒温度特性は、いつ触媒が効率的に機能すること
を中止するかを予測するために使用される。一旦、触媒
温度特性が予め定められたしきい値限界を越えたら、触
媒がもはや予め定められた効率レベルで作用できないこ
とを示すためにインジケータが起動される。温度特性予
測方法はまた、触媒着火時間、空気／燃料（Ａ／Ｆ）制
御周波数、排気汚染測定、及び他の部品診断測定のよう
な追加の測定データを使用して補足できる。ここで使用
されるように、内燃機関（エンジン）点火と触媒温度が
約３００℃になる間の時間の長さを触媒着火時間と呼
ぶ。
類似の番号が一貫して使用されている。本発明は、触媒
が作用する温度を測定し触媒寿命温度特性を生成するこ
とにより触媒効率を検出するための正確な手段を提供す
る。触媒温度特性は、いつ触媒が効率的に機能すること
を中止するかを予測するために使用される。一旦、触媒
温度特性が予め定められたしきい値限界を越えたら、触
媒がもはや予め定められた効率レベルで作用できないこ
とを示すためにインジケータが起動される。温度特性予
測方法はまた、触媒着火時間、空気／燃料（Ａ／Ｆ）制
御周波数、排気汚染測定、及び他の部品診断測定のよう
な追加の測定データを使用して補足できる。ここで使用
されるように、内燃機関（エンジン）点火と触媒温度が
約３００℃になる間の時間の長さを触媒着火時間と呼
ぶ。
【００１３】図１を参照すると、内燃機関１１の排気経
路に配置された触媒の性能をモニタし効率を測定する触
媒モニタ１０の第１の好ましい実施例の構成図が示され
ている。内燃機関１１及び本発明は自動車に関係するも
のとして、ここで記述される。しかし、本発明が自動車
での使用に限定されるものではなく、他の乗り物及び内
燃機関（エンジン）駆動の機械の両方又は一方でも使用
できることは、当業者には明らかである。内燃機関（エ
ンジン）１１は、エンジン区画内の排気マニホールドに
配置された触媒１５を有する第１触媒コンバータ及び自
動車の床下に配置された第２触媒１７を有する第２触媒
コンバータを一般に含む排気経路１２を有する。
路に配置された触媒の性能をモニタし効率を測定する触
媒モニタ１０の第１の好ましい実施例の構成図が示され
ている。内燃機関１１及び本発明は自動車に関係するも
のとして、ここで記述される。しかし、本発明が自動車
での使用に限定されるものではなく、他の乗り物及び内
燃機関（エンジン）駆動の機械の両方又は一方でも使用
できることは、当業者には明らかである。内燃機関（エ
ンジン）１１は、エンジン区画内の排気マニホールドに
配置された触媒１５を有する第１触媒コンバータ及び自
動車の床下に配置された第２触媒１７を有する第２触媒
コンバータを一般に含む排気経路１２を有する。
【００１４】触媒モニタ１０はエンジン１１及び第１触
媒１５の間の排気経路１２に配置された抵抗型酸素セン
サ１８、及び第１触媒１５の近くに配置された温度セン
サ２０を含む。各センサ１８，２０は好ましくはマイク
ロプロセッサ２２又は他のコンピュータに直接的又は間
接的に接続される。マイクロプロセッサ２２は以下に記
述するように、計算及び命令を実行するための分離処理
素子又はエンジン制御ユニット（図示されてない）の一
部である。マイクロプロセッサ２２は、既知で一般に市
販されている型が好ましい。自動車で使用されるそのよ
うなマイクロプロセッサはよく知られており、本発明の
完全な理解のためにこれ以上の記述は必要ない。マイク
ロプロセッサは関連するメモリ（図示されてない）及び
センサ１８，２０からのデータを受け、数学的な計算を
実行し、結果を関連するメモリに記憶することを言えば
十分である。
媒１５の間の排気経路１２に配置された抵抗型酸素セン
サ１８、及び第１触媒１５の近くに配置された温度セン
サ２０を含む。各センサ１８，２０は好ましくはマイク
ロプロセッサ２２又は他のコンピュータに直接的又は間
接的に接続される。マイクロプロセッサ２２は以下に記
述するように、計算及び命令を実行するための分離処理
素子又はエンジン制御ユニット（図示されてない）の一
部である。マイクロプロセッサ２２は、既知で一般に市
販されている型が好ましい。自動車で使用されるそのよ
うなマイクロプロセッサはよく知られており、本発明の
完全な理解のためにこれ以上の記述は必要ない。マイク
ロプロセッサは関連するメモリ（図示されてない）及び
センサ１８，２０からのデータを受け、数学的な計算を
実行し、結果を関連するメモリに記憶することを言えば
十分である。
【００１５】触媒モニタ１０は、「誤動作インジケータ
ライト」又は「ＭＩＬ」として既知で、第１触媒１４が
予め定められたしきい値動作レベル以下で作用している
ことを示すためにマイクロプロセッサ２２に接続された
ディスプレイ又はインジケータ２４を含む。インジケー
タ２４は好ましくは自動車ダッシュボード上のライト又
はＬＥＤであり、点灯したとき、自動車の運転者に触媒
１５がもはや効率的に機能しておらず、交換の必要があ
ることを知らせる。
ライト」又は「ＭＩＬ」として既知で、第１触媒１４が
予め定められたしきい値動作レベル以下で作用している
ことを示すためにマイクロプロセッサ２２に接続された
ディスプレイ又はインジケータ２４を含む。インジケー
タ２４は好ましくは自動車ダッシュボード上のライト又
はＬＥＤであり、点灯したとき、自動車の運転者に触媒
１５がもはや効率的に機能しておらず、交換の必要があ
ることを知らせる。
【００１６】酸素センサ１８はセンサ抵抗を測定するた
めに提供され、センサ抵抗はエンジン排気の酸素濃度及
び空気／燃料（Ａ／Ｆ）率（ラムダ）の関数である。触
媒１５の毒性は、触媒１５をモニタする酸素センサ１８
の特性の変化を媒介して測定できる。この汚染効果は、
ラムダ値の変化に対する酸素センサ１８の応答時間の増
加、触媒の前後に配置された酸素センサ間のラムダ値の
オフセットの大きさ、及び抵抗型酸素センサの抵抗の増
加を含む複数の特性と関係する。酸素センサ１８は好ま
しくはセンサ抵抗信号、及びヒータ抵抗信号を提供す
る。そのような抵抗型酸素センサは当業者には既知であ
り、一般に市販されている。例えば、Heraeus Sensor-N
ite社から市販されているHeraeus Lambda probe VRが適
当なセンサである。
めに提供され、センサ抵抗はエンジン排気の酸素濃度及
び空気／燃料（Ａ／Ｆ）率（ラムダ）の関数である。触
媒１５の毒性は、触媒１５をモニタする酸素センサ１８
の特性の変化を媒介して測定できる。この汚染効果は、
ラムダ値の変化に対する酸素センサ１８の応答時間の増
加、触媒の前後に配置された酸素センサ間のラムダ値の
オフセットの大きさ、及び抵抗型酸素センサの抵抗の増
加を含む複数の特性と関係する。酸素センサ１８は好ま
しくはセンサ抵抗信号、及びヒータ抵抗信号を提供す
る。そのような抵抗型酸素センサは当業者には既知であ
り、一般に市販されている。例えば、Heraeus Sensor-N
ite社から市販されているHeraeus Lambda probe VRが適
当なセンサである。
【００１７】本発明によると、触媒着火時間、寿命温度
特性、及び酸素センサ１８から導出された汚染測定値
（ラムダ制御周波数を含む）に基づいて触媒１５の効率
が決定され、触媒誤動作インジケータライト（即ち、デ
ィスプレイ２４）が付勢される。もし、触媒汚染測定値
が抵抗型酸素センサを使用して抵抗及び反応時間の増加
から導出されたら、ラムダ制御関数、触媒１５に対する
積載診断機能、及び酸素センサ１８は１個の酸素セン
サ、及び１個の排気ガス温度センサにより達成され、そ
れにより自動車管理システムの費用−利益率を最適化す
る。触媒前置酸素センサの制御点をトリムする触媒後置
酸素センサを使用する機能は抵抗型酸素センサを必要と
しない。これは、たとえ汚染が抵抗特性を上方にシフト
しても、安定したラムダ制御点を提供する抵抗型酸素セ
ンサの体積抵抗効果のためである。
特性、及び酸素センサ１８から導出された汚染測定値
（ラムダ制御周波数を含む）に基づいて触媒１５の効率
が決定され、触媒誤動作インジケータライト（即ち、デ
ィスプレイ２４）が付勢される。もし、触媒汚染測定値
が抵抗型酸素センサを使用して抵抗及び反応時間の増加
から導出されたら、ラムダ制御関数、触媒１５に対する
積載診断機能、及び酸素センサ１８は１個の酸素セン
サ、及び１個の排気ガス温度センサにより達成され、そ
れにより自動車管理システムの費用−利益率を最適化す
る。触媒前置酸素センサの制御点をトリムする触媒後置
酸素センサを使用する機能は抵抗型酸素センサを必要と
しない。これは、たとえ汚染が抵抗特性を上方にシフト
しても、安定したラムダ制御点を提供する抵抗型酸素セ
ンサの体積抵抗効果のためである。
【００１８】図２を参照すると、触媒汚染測定は酸素セ
ンサ１８を使用して計算できる。排気ガス汚染は、それ
が酸素センサ１８に影響を与える方法と類似の方法で触
媒に影響する。即ち、排気ガス汚染はコーティング層内
の能動触媒部位をふさぐ。その結果、酸素センサ内の特
性変化は触媒の汚染レベルと関連づけられる。図２で
は、グラフが垂直軸にセンサ抵抗を、水平軸にラムダを
描いている。排気ガス汚染はセンサ特性を垂直方向上方
に変位させる。変位の大きさは、触媒１５の排気ガス汚
染及び酸素センサ１８に関係する。
ンサ１８を使用して計算できる。排気ガス汚染は、それ
が酸素センサ１８に影響を与える方法と類似の方法で触
媒に影響する。即ち、排気ガス汚染はコーティング層内
の能動触媒部位をふさぐ。その結果、酸素センサ内の特
性変化は触媒の汚染レベルと関連づけられる。図２で
は、グラフが垂直軸にセンサ抵抗を、水平軸にラムダを
描いている。排気ガス汚染はセンサ特性を垂直方向上方
に変位させる。変位の大きさは、触媒１５の排気ガス汚
染及び酸素センサ１８に関係する。
【００１９】再び図１を参照すると、温度センサ２０が
触媒１５の温度をモニタするために提供される。温度セ
ンサ２０は着火時間を検出することを可能にする。例え
ば、自動車のイグニッションがかけられたとき、タイマ
（図示されていない）が初期化される。従って、温度セ
ンサ２０で測定して触媒１５の温度が約３００℃に達し
たとき、タイマは停止し、測定値は以下に記述されるよ
うな更なる計算を実行するために使用されるか、関連す
るメモリに記憶される。
触媒１５の温度をモニタするために提供される。温度セ
ンサ２０は着火時間を検出することを可能にする。例え
ば、自動車のイグニッションがかけられたとき、タイマ
（図示されていない）が初期化される。従って、温度セ
ンサ２０で測定して触媒１５の温度が約３００℃に達し
たとき、タイマは停止し、測定値は以下に記述されるよ
うな更なる計算を実行するために使用されるか、関連す
るメモリに記憶される。
【００２０】好ましくは、温度センサ２０は一般に第１
触媒１５の温度を連続してモニタする。適当な温度セン
サはHeraeus Sensor-Nite社から市販されているHeraeus
PT100であり、触媒温度を電気信号で表示する。酸素セ
ンサ１８及び温度センサ２０は第１触媒コンバータ１４
をモニタしたが、第２触媒コンバータ１６をモニタする
ためにセンサ１８，２０を配置できることは当業者には
明らかであろう。更に、複数の温度センサ及び酸素セン
サがより多くのデータを提供するために使用され、その
データは本発明の方法により解析できる。
触媒１５の温度を連続してモニタする。適当な温度セン
サはHeraeus Sensor-Nite社から市販されているHeraeus
PT100であり、触媒温度を電気信号で表示する。酸素セ
ンサ１８及び温度センサ２０は第１触媒コンバータ１４
をモニタしたが、第２触媒コンバータ１６をモニタする
ためにセンサ１８，２０を配置できることは当業者には
明らかであろう。更に、複数の温度センサ及び酸素セン
サがより多くのデータを提供するために使用され、その
データは本発明の方法により解析できる。
【００２１】好ましくは、マイクロプロセッサ２２は酸
素センサ１８及び温度センサ２０から電気信号を受信
し、以下で更に詳細に記述するように各信号を処理す
る。しかし、ここで記述される計算を実行するために他
の電気回路素子も使用できることは、当業者には明らか
であろう。例えば、カウンタ、タイマ、及びフリップ−
フロップのような個別論理素子が使用できる。
素センサ１８及び温度センサ２０から電気信号を受信
し、以下で更に詳細に記述するように各信号を処理す
る。しかし、ここで記述される計算を実行するために他
の電気回路素子も使用できることは、当業者には明らか
であろう。例えば、カウンタ、タイマ、及びフリップ−
フロップのような個別論理素子が使用できる。
【００２２】図３及び図４を参照すると、触媒１５をモ
ニタし、触媒１５の作用効率を予測する方法が記述され
ている。図３は単純化された触媒モニタ１０の構成図で
あり、図４は第１触媒１５の効率を測定する好ましい第
１の方法の流れ図である。この方法は前記の酸素センサ
１８，温度センサ２０，及びマイクロプロセッサ２２を
使用して実施される。当業者には明らかなように、マイ
クロプロセッサ２２は、命令、ルーチン、プログラム、
データを記憶するためのスペースを内蔵し、所期の目的
によってプロセッサ２２が機能することを可能にする関
連するメモリ２３に接続されるか、又はこれを含む。関
連するメモリ２３はまた、以下で記述されるように測定
値が比較される対象である予め定められたしきい値のよ
うなパラメータデータを記憶するためにも使用される。
関連するメモリ２３は、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰ
ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を含むＲＡＭ及びＲＯＭの
両方又は一方から成る。
ニタし、触媒１５の作用効率を予測する方法が記述され
ている。図３は単純化された触媒モニタ１０の構成図で
あり、図４は第１触媒１５の効率を測定する好ましい第
１の方法の流れ図である。この方法は前記の酸素センサ
１８，温度センサ２０，及びマイクロプロセッサ２２を
使用して実施される。当業者には明らかなように、マイ
クロプロセッサ２２は、命令、ルーチン、プログラム、
データを記憶するためのスペースを内蔵し、所期の目的
によってプロセッサ２２が機能することを可能にする関
連するメモリ２３に接続されるか、又はこれを含む。関
連するメモリ２３はまた、以下で記述されるように測定
値が比較される対象である予め定められたしきい値のよ
うなパラメータデータを記憶するためにも使用される。
関連するメモリ２３は、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰ
ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を含むＲＡＭ及びＲＯＭの
両方又は一方から成る。
【００２３】第１ステップ３２では、触媒１５の着火時
間が検出される。以前に論じたように、着火時間はエン
ジンが点火された時間から触媒１５の温度が３００℃に
なるまでの時間の長さである。排気試験サイクルにおい
て、排気の約８０％が最初の４５秒間に起こる。触媒が
不活性になる時間の長さは、触媒の平均効率を減少させ
る。従って、一貫し、最小化された着火時間を維持する
ことが肝要である。しきい値は、所望の平均効率以下で
作用する触媒を示す。
間が検出される。以前に論じたように、着火時間はエン
ジンが点火された時間から触媒１５の温度が３００℃に
なるまでの時間の長さである。排気試験サイクルにおい
て、排気の約８０％が最初の４５秒間に起こる。触媒が
不活性になる時間の長さは、触媒の平均効率を減少させ
る。従って、一貫し、最小化された着火時間を維持する
ことが肝要である。しきい値は、所望の平均効率以下で
作用する触媒を示す。
【００２４】触媒着火時間の個々の測定は、好ましくは
冷態起動(Cold Start)の間に排気ガス温度センサ２０で
測定され、始動時及びエンジンが最後に運転されてから
の経過時間において、エンジンの冷却剤温度と関係があ
るしきい値時間と比較される。触媒着火時間は、エンジ
ンが点火された時間にタイマ４０（ソフトウェアタイマ
又はハードウェアタイマのどちらでもよい）を始動する
ことにより決定され、温度センサ２０により測定して触
媒１５の温度が約３００℃に達したときにタイマ４０を
停止させる。次に、例えば比較器４２を使用して、又は
マイクロプロセッサ２２で比較機能を実行することによ
り、タイマの値はメモリ２３から得たか又はレジスタに
記憶された予め定められた着火しきい値と比較される。
もし、比較器４２で決定したときに検出した触媒着火時
間が予め定められた着火しきい値より大きければ、イン
ジケータ２４がステップ３８において付勢される。予め
定められたしきい値を越えた触媒着火時間は、触媒が所
望の効率以下で作用していることを示す。本発明の好ま
しい実施例では、予め定められた触媒着火時間のしきい
値は約２０（±１０）秒である。
冷態起動(Cold Start)の間に排気ガス温度センサ２０で
測定され、始動時及びエンジンが最後に運転されてから
の経過時間において、エンジンの冷却剤温度と関係があ
るしきい値時間と比較される。触媒着火時間は、エンジ
ンが点火された時間にタイマ４０（ソフトウェアタイマ
又はハードウェアタイマのどちらでもよい）を始動する
ことにより決定され、温度センサ２０により測定して触
媒１５の温度が約３００℃に達したときにタイマ４０を
停止させる。次に、例えば比較器４２を使用して、又は
マイクロプロセッサ２２で比較機能を実行することによ
り、タイマの値はメモリ２３から得たか又はレジスタに
記憶された予め定められた着火しきい値と比較される。
もし、比較器４２で決定したときに検出した触媒着火時
間が予め定められた着火しきい値より大きければ、イン
ジケータ２４がステップ３８において付勢される。予め
定められたしきい値を越えた触媒着火時間は、触媒が所
望の効率以下で作用していることを示す。本発明の好ま
しい実施例では、予め定められた触媒着火時間のしきい
値は約２０（±１０）秒である。
【００２５】もし、着火時間が許容されるパラメータの
範囲内ならば、次にステップ３４が実行される。ステッ
プ３４では、酸素センサ１８により測定された抵抗の大
きさは、第２比較器４４を使用するかマイクロプロセッ
サ２２内部で比較機能を実行することにより、メモリ２
３から得た予め定められたしきい値限界と比較される。
初期値（即ち、新しい条件の）から増加した抵抗は、触
媒１５への汚染効果のインジケータであり、酸素センサ
１８抵抗回路を横断する電圧降下の増加により測定され
る。即ち、抵抗は触媒１５の排気ガス汚染レベルに関連
し、触媒１５の能動触媒部位の表面積を減少させる。予
め定められたしきい値を超える抵抗は、触媒１５が所望
の効率以下で作用していることを示す。もし、第２比較
器４４により決定されるときに、測定された抵抗が予め
定められた抵抗しきい値限界以上なら、インジケータ２
４はステップ３８で付勢される。好ましい実施例では、
予め定められた抵抗しきい値限界は２０（±２５％）ｋ
Ωである。
範囲内ならば、次にステップ３４が実行される。ステッ
プ３４では、酸素センサ１８により測定された抵抗の大
きさは、第２比較器４４を使用するかマイクロプロセッ
サ２２内部で比較機能を実行することにより、メモリ２
３から得た予め定められたしきい値限界と比較される。
初期値（即ち、新しい条件の）から増加した抵抗は、触
媒１５への汚染効果のインジケータであり、酸素センサ
１８抵抗回路を横断する電圧降下の増加により測定され
る。即ち、抵抗は触媒１５の排気ガス汚染レベルに関連
し、触媒１５の能動触媒部位の表面積を減少させる。予
め定められたしきい値を超える抵抗は、触媒１５が所望
の効率以下で作用していることを示す。もし、第２比較
器４４により決定されるときに、測定された抵抗が予め
定められた抵抗しきい値限界以上なら、インジケータ２
４はステップ３８で付勢される。好ましい実施例では、
予め定められた抵抗しきい値限界は２０（±２５％）ｋ
Ωである。
【００２６】もし、抵抗が許容されるパラメータの範囲
内ならば、次にステップ３６が実行される。ステップ３
６では、触媒１４の寿命温度特性が予め定められた温度
特性しきい値限界と比較される。以下で記述するよう
に、寿命温度特性は触媒温度が予め定められたしきい値
を超える時間の長さであり、温度センサ２０及びカウン
タ４６を使用して生成される。
内ならば、次にステップ３６が実行される。ステップ３
６では、触媒１４の寿命温度特性が予め定められた温度
特性しきい値限界と比較される。以下で記述するよう
に、寿命温度特性は触媒温度が予め定められたしきい値
を超える時間の長さであり、温度センサ２０及びカウン
タ４６を使用して生成される。
【００２７】図５を参照すると、各型の触媒は触媒効率
を決定するために使用できる熱老化特性を有する。図５
は触媒熱老化特性であり、高温老化時間（時間）と触媒
効率（％）をプロットしたグラフである。第１グラフ直
線５０は８００℃で作用する触媒を示し、第２グラフ直
線５２は９５０℃で作用する触媒を示す。図５で明らか
なように、触媒が高温で作用して時が経過したとき、触
媒効率は更に急速に減少する。例えば、約１９０時間の
試験後、８００℃（直線５０）で試験された触媒は約９
５％の効率で作用し、９５０℃（直線５２）で試験され
た触媒は僅か８７％の効率で作用する。勿論、望ましい
／必要な効率及び触媒の成分に依存して予め定められた
寿命温度特性しきい値限界が変化することは、当業者に
は明らかであろう。
を決定するために使用できる熱老化特性を有する。図５
は触媒熱老化特性であり、高温老化時間（時間）と触媒
効率（％）をプロットしたグラフである。第１グラフ直
線５０は８００℃で作用する触媒を示し、第２グラフ直
線５２は９５０℃で作用する触媒を示す。図５で明らか
なように、触媒が高温で作用して時が経過したとき、触
媒効率は更に急速に減少する。例えば、約１９０時間の
試験後、８００℃（直線５０）で試験された触媒は約９
５％の効率で作用し、９５０℃（直線５２）で試験され
た触媒は僅か８７％の効率で作用する。勿論、望ましい
／必要な効率及び触媒の成分に依存して予め定められた
寿命温度特性しきい値限界が変化することは、当業者に
は明らかであろう。
【００２８】図６を参照すると、触媒寿命温度特性を生
成するためのルーチンが示されている。先ずステップ６
０から始まり、触媒温度は温度センサ２０で一般に連続
して測定され、第１の予め定められた温度と一般に連続
して比較される。本実施例では、第１の予め定められた
温度は約８００℃である。もし、温度が第１の予め定め
られた温度より高ければ、次にステップ６２を実行す
る。さもなければ、そのルーチンは温度のモニタを継続
し、温度を第１の予め定められた温度と比較する。ステ
ップ６２では、温度特性カウンタ４６が使用可能にされ
るか又は起動される。即ち、累積記憶された値が更新さ
れるように、特性カウンタ論理回路が使用可能にされる
（図３参照）。次に温度が評価され、予め定められた時
間単位に対する温度の大きさに基づいてカウンタ４６は
増加する。例えば、もし温度が予め定められた時間単位
に対して第１の予め定められた範囲内（８００〜８４９
℃）であれば、カウンタ４６は１ずつ増加する（ステッ
プ６４）。もし温度が予め定められた時間単位に対して
第２の予め定められた範囲内（８５０〜８９９℃）であ
れば、カウンタ４６は２ずつ増加する（ステップ６
６）。もし温度が予め定められた時間単位に対して第３
の予め定められた範囲内（９００〜９４９℃）であれ
ば、カウンタ４６は３ずつ増加する（ステップ６８）。
もし温度が予め定められた時間単位に対して第４の予め
定められた範囲内（９５０〜９９９℃）であれば、カウ
ンタ４６は４ずつ増加する（ステップ７０）。もし温度
が予め定められた時間単位に対して上限（例えば１００
０℃）より高ければ、カウンタ４６は５ずつ増加する
（ステップ７２）。加えてステップ７２で、触媒１５が
危険な温度で作用していることを示すためにディスプレ
イ２４（図１及び図３）も付勢できる。ステップ７２で
は、温度保護戦略によって触媒を誘導するためにシステ
ム１０も信号を任意に付勢する。ステップ７４では、現
在のカウンタの値が寿命温度特性しきい値と比較され
る。もし、カウンタの値がしきい値より大きければ、デ
ィスプレイ２４が付勢される（ステップ７４）。さもな
ければ、ルーチンはステップ６０にループバックする。
このルーチンは一般に連続して実行され、カウンタ４６
はインクリメントされ、カウンタの現在値は予め定めら
れた時間の単位毎に一旦更新される。例えば本実施例で
は、カウンタ４６は１分毎に一旦更新される。カウンタ
４６がインクリメントする温度範囲の変更、及び温度範
囲の増減の両方又は一方、又は時間単位の変更により、
温度特性の分解能が改良できることは、当業者には明ら
かであろう。
成するためのルーチンが示されている。先ずステップ６
０から始まり、触媒温度は温度センサ２０で一般に連続
して測定され、第１の予め定められた温度と一般に連続
して比較される。本実施例では、第１の予め定められた
温度は約８００℃である。もし、温度が第１の予め定め
られた温度より高ければ、次にステップ６２を実行す
る。さもなければ、そのルーチンは温度のモニタを継続
し、温度を第１の予め定められた温度と比較する。ステ
ップ６２では、温度特性カウンタ４６が使用可能にされ
るか又は起動される。即ち、累積記憶された値が更新さ
れるように、特性カウンタ論理回路が使用可能にされる
（図３参照）。次に温度が評価され、予め定められた時
間単位に対する温度の大きさに基づいてカウンタ４６は
増加する。例えば、もし温度が予め定められた時間単位
に対して第１の予め定められた範囲内（８００〜８４９
℃）であれば、カウンタ４６は１ずつ増加する（ステッ
プ６４）。もし温度が予め定められた時間単位に対して
第２の予め定められた範囲内（８５０〜８９９℃）であ
れば、カウンタ４６は２ずつ増加する（ステップ６
６）。もし温度が予め定められた時間単位に対して第３
の予め定められた範囲内（９００〜９４９℃）であれ
ば、カウンタ４６は３ずつ増加する（ステップ６８）。
もし温度が予め定められた時間単位に対して第４の予め
定められた範囲内（９５０〜９９９℃）であれば、カウ
ンタ４６は４ずつ増加する（ステップ７０）。もし温度
が予め定められた時間単位に対して上限（例えば１００
０℃）より高ければ、カウンタ４６は５ずつ増加する
（ステップ７２）。加えてステップ７２で、触媒１５が
危険な温度で作用していることを示すためにディスプレ
イ２４（図１及び図３）も付勢できる。ステップ７２で
は、温度保護戦略によって触媒を誘導するためにシステ
ム１０も信号を任意に付勢する。ステップ７４では、現
在のカウンタの値が寿命温度特性しきい値と比較され
る。もし、カウンタの値がしきい値より大きければ、デ
ィスプレイ２４が付勢される（ステップ７４）。さもな
ければ、ルーチンはステップ６０にループバックする。
このルーチンは一般に連続して実行され、カウンタ４６
はインクリメントされ、カウンタの現在値は予め定めら
れた時間の単位毎に一旦更新される。例えば本実施例で
は、カウンタ４６は１分毎に一旦更新される。カウンタ
４６がインクリメントする温度範囲の変更、及び温度範
囲の増減の両方又は一方、又は時間単位の変更により、
温度特性の分解能が改良できることは、当業者には明ら
かであろう。
【００２９】図３，図４を再び参照すると、予め定めら
れたしきい値を越える寿命温度特性は、触媒が所望する
効率以下で作用していることを示す。ステップ３６は触
媒１５の寿命温度特性を予め定められた温度特性しきい
値と比較する。寿命温度特性は、前に論じたようにカウ
ンタ４６を使用して生成される。カウンタ４６の現在値
は、レジスタ４８に記憶される。レジスタ４８に記憶さ
れた現在値は、第３比較器５４を使用して予め定められ
た寿命しきい値と比較される。もし、レジスタ４８に記
憶された値が予め定められた寿命温度特性しきい値限界
より大きければ、インジケータ２４はステップ３８で付
勢される。さもなければ、ステップ３９で示されるよう
に触媒１５は効率的に作用していると決定される。
れたしきい値を越える寿命温度特性は、触媒が所望する
効率以下で作用していることを示す。ステップ３６は触
媒１５の寿命温度特性を予め定められた温度特性しきい
値と比較する。寿命温度特性は、前に論じたようにカウ
ンタ４６を使用して生成される。カウンタ４６の現在値
は、レジスタ４８に記憶される。レジスタ４８に記憶さ
れた現在値は、第３比較器５４を使用して予め定められ
た寿命しきい値と比較される。もし、レジスタ４８に記
憶された値が予め定められた寿命温度特性しきい値限界
より大きければ、インジケータ２４はステップ３８で付
勢される。さもなければ、ステップ３９で示されるよう
に触媒１５は効率的に作用していると決定される。
【００３０】図７を参照すると、触媒１５の効率をモニ
タする代わりの実施例が示されている。この代わりの実
施例は図４を参照して記述された実施例に類似してお
り、触媒発火時間をモニタするステップ（ステップ３
２）及び触媒寿命温度特性を生成するステップ（ステッ
プ３６）を含む。しかし、Ａ／Ｆ制御周波数をモニタす
るステップ（ステップ５６）が酸素センサ１８の抵抗を
モニタするステップ（ステップ３４）と置き換えられて
いる。
タする代わりの実施例が示されている。この代わりの実
施例は図４を参照して記述された実施例に類似してお
り、触媒発火時間をモニタするステップ（ステップ３
２）及び触媒寿命温度特性を生成するステップ（ステッ
プ３６）を含む。しかし、Ａ／Ｆ制御周波数をモニタす
るステップ（ステップ５６）が酸素センサ１８の抵抗を
モニタするステップ（ステップ３４）と置き換えられて
いる。
【００３１】ステップ５６では、触媒１５のＡ／Ｆ制御
周波数を酸素センサ１８を使用してモニタする。高品質
又は低品質な排気ガスの望ましい体積より大きな漏出の
ために、Ａ／Ｆ制御周波数は触媒効率に直接影響するの
で、Ａ／Ｆ制御周波数は触媒効率の測定に有用である。
加えて、排気汚染は酸素センサのＡ／Ｆ値変化に対する
応答時間を遅らせるので、所定のエンジン速度／負荷に
おけるＡ／Ｆ制御周波数は触媒の排気汚染レベルを示
す。触媒を劣化させる汚染は、酸素センサも劣化させ
る。
周波数を酸素センサ１８を使用してモニタする。高品質
又は低品質な排気ガスの望ましい体積より大きな漏出の
ために、Ａ／Ｆ制御周波数は触媒効率に直接影響するの
で、Ａ／Ｆ制御周波数は触媒効率の測定に有用である。
加えて、排気汚染は酸素センサのＡ／Ｆ値変化に対する
応答時間を遅らせるので、所定のエンジン速度／負荷に
おけるＡ／Ｆ制御周波数は触媒の排気汚染レベルを示
す。触媒を劣化させる汚染は、酸素センサも劣化させ
る。
【００３２】従って、もしステップ３２の着火時間が許
容できるパラメータの範囲内になるように決定された
ら、ステップ５６が実行される。ステップ５６では、酸
素センサ１８により測定されたＡ／Ｆ制御周波数が、メ
モリ２３から得た予め定められたＡ／Ｆ制御周波数しき
い値限界と比較器５８（図３）を使用して比較される。
上記のように、Ａ／Ｆ制御周波数の増加は、触媒１５に
対する汚染効果のインジケータである。もし、測定され
たＡ／Ｆ制御周波数の大きさが比較器５８により決定さ
れたときに予め定められたＡ／Ｆ制御周波数しきい値限
界より大きければ、インジケータ２４がステップ３８で
付勢される。本実施例では、予め定められたＡ／Ｆ制御
周波数しきい値限界は３ｋＨｚである。しかし、この値
は全くの仕様であり、測定中のエンジン運転点に依存す
ることは、当業者には明らかであろう。
容できるパラメータの範囲内になるように決定された
ら、ステップ５６が実行される。ステップ５６では、酸
素センサ１８により測定されたＡ／Ｆ制御周波数が、メ
モリ２３から得た予め定められたＡ／Ｆ制御周波数しき
い値限界と比較器５８（図３）を使用して比較される。
上記のように、Ａ／Ｆ制御周波数の増加は、触媒１５に
対する汚染効果のインジケータである。もし、測定され
たＡ／Ｆ制御周波数の大きさが比較器５８により決定さ
れたときに予め定められたＡ／Ｆ制御周波数しきい値限
界より大きければ、インジケータ２４がステップ３８で
付勢される。本実施例では、予め定められたＡ／Ｆ制御
周波数しきい値限界は３ｋＨｚである。しかし、この値
は全くの仕様であり、測定中のエンジン運転点に依存す
ることは、当業者には明らかであろう。
【００３３】本発明によると、触媒１５の効率はまた前
記２方法の組み合わせによっても測定できる。即ち、触
媒モニタは触媒着火時間のモニタ（ステップ３２）、抵
抗のモニタ（ステップ３４）、触媒寿命温度特性の生成
（ステップ３６）、及びＡ／Ｆ制御周波数のモニタ（ス
テップ５６）により触媒効率を決定できる。更に、全て
のステップ又はステップの一部が触媒効率を予測するた
めに実行できることは当業者には明らかであろう。
記２方法の組み合わせによっても測定できる。即ち、触
媒モニタは触媒着火時間のモニタ（ステップ３２）、抵
抗のモニタ（ステップ３４）、触媒寿命温度特性の生成
（ステップ３６）、及びＡ／Ｆ制御周波数のモニタ（ス
テップ５６）により触媒効率を決定できる。更に、全て
のステップ又はステップの一部が触媒効率を予測するた
めに実行できることは当業者には明らかであろう。
【００３４】図８を参照すると、第２触媒モニタ８０の
部分的な構成図が示されている。触媒モニタ８０は内燃
機関１１の排気経路１２に配置され、好ましくは第１触
媒コンバータ１４の触媒１５の効率をモニタする。触媒
モニタ８０は触媒１５の上流に配置された第１酸素セン
サ８２、触媒１５の下流に配置された第２酸素センサ８
４、及び触媒１５の近くに配置された温度センサ８６を
含む。各センサ８２，８４，及び８６は好ましくはマイ
クロプロセッサ２２に接続され（図１参照）、マイクロ
プロセッサ２２は各センサ８２，８４，及び８６から受
信したデータを処理する。前記の通り、マイクロプロセ
ッサ２２はエンジン制御ユニットの一部、又は分離した
処理装置である。更に、ディジタル信号プロセッサ又は
個別論理素子のような他の電子装置がマイクロプロセッ
サ２２の代わりになることは、当業者には明らかであろ
う。マイクロプロセッサ２２は、好ましくはＲＡＭ及び
ＲＯＭの両方又は一方のような関連するメモリ素子に接
続されるか、又はメモリ素子を含み、メモリ素子はプロ
グラム及びデータを記憶する。触媒モニタ８０はまた、
誤動作のような触媒１５に関連する情報を表示するため
に、ディスプレイ又はインジケータ２４に好ましくは接
続される。
部分的な構成図が示されている。触媒モニタ８０は内燃
機関１１の排気経路１２に配置され、好ましくは第１触
媒コンバータ１４の触媒１５の効率をモニタする。触媒
モニタ８０は触媒１５の上流に配置された第１酸素セン
サ８２、触媒１５の下流に配置された第２酸素センサ８
４、及び触媒１５の近くに配置された温度センサ８６を
含む。各センサ８２，８４，及び８６は好ましくはマイ
クロプロセッサ２２に接続され（図１参照）、マイクロ
プロセッサ２２は各センサ８２，８４，及び８６から受
信したデータを処理する。前記の通り、マイクロプロセ
ッサ２２はエンジン制御ユニットの一部、又は分離した
処理装置である。更に、ディジタル信号プロセッサ又は
個別論理素子のような他の電子装置がマイクロプロセッ
サ２２の代わりになることは、当業者には明らかであろ
う。マイクロプロセッサ２２は、好ましくはＲＡＭ及び
ＲＯＭの両方又は一方のような関連するメモリ素子に接
続されるか、又はメモリ素子を含み、メモリ素子はプロ
グラム及びデータを記憶する。触媒モニタ８０はまた、
誤動作のような触媒１５に関連する情報を表示するため
に、ディスプレイ又はインジケータ２４に好ましくは接
続される。
【００３５】第１及び第２酸素センサ８２，８４は好ま
しくは電位差型酸素センサである。第１酸素センサ８２
は第１Ａ／Ｆ制御信号を提供し、第２酸素センサ８４は
第２Ａ／Ｆ制御信号を提供する。加えて、各酸素センサ
８２，８４は触媒汚染測定信号を提供する。そのような
電位差型酸素センサは当業者には既知であり、一般に市
販されている。例えば、Heraeus Sensor-Nite社から市
販されているHeraeus Lambde Probe Zが適当な電位差型
センサである。
しくは電位差型酸素センサである。第１酸素センサ８２
は第１Ａ／Ｆ制御信号を提供し、第２酸素センサ８４は
第２Ａ／Ｆ制御信号を提供する。加えて、各酸素センサ
８２，８４は触媒汚染測定信号を提供する。そのような
電位差型酸素センサは当業者には既知であり、一般に市
販されている。例えば、Heraeus Sensor-Nite社から市
販されているHeraeus Lambde Probe Zが適当な電位差型
センサである。
【００３６】固体酸化ジルコニウムを基にした電位差計
センサは、センサの電極の大気圧側に対して電極の排気
側のより低い酸素部分圧が原因で起きる電位差により、
０〜１Ｖの信号を発生する。対照的に、体積抵抗材料チ
タン酸ストロンチウムを基にした抵抗型センサは、酸素
の存在なしに電気抵抗（導電性）において階段状の変化
を作り出す。２個の電位差計センサ、第２Ａ／Ｆ制御戦
略、及び関連する制御信号を利用するために、本実施例
では電位差型センサが好ましい。
センサは、センサの電極の大気圧側に対して電極の排気
側のより低い酸素部分圧が原因で起きる電位差により、
０〜１Ｖの信号を発生する。対照的に、体積抵抗材料チ
タン酸ストロンチウムを基にした抵抗型センサは、酸素
の存在なしに電気抵抗（導電性）において階段状の変化
を作り出す。２個の電位差計センサ、第２Ａ／Ｆ制御戦
略、及び関連する制御信号を利用するために、本実施例
では電位差型センサが好ましい。
【００３７】好ましくは温度センサ８６は、触媒１５の
温度を一般に連続してモニタし、温度信号をマイクロプ
ロセッサ２２に提供する。前記のように、温度信号は触
媒着火時間を検出し触媒寿命温度特性を生成するために
使用できる。
温度を一般に連続してモニタし、温度信号をマイクロプ
ロセッサ２２に提供する。前記のように、温度信号は触
媒着火時間を検出し触媒寿命温度特性を生成するために
使用できる。
【００３８】図９を参照すると、モニタ８０を使用して
触媒１５の効率を測定する方法が示されている。触媒１
５の効率を測定／予測するために、この方法は触媒着火
時間、触媒寿命温度特性、及び第２Ａ／Ｆ制御信号をモ
ニタする。先ずステップ９０から始まり、触媒１５の着
火時間が検出される。着火時間は好ましくは各冷態起動
(Cold Start)の間に温度センサ８６で測定され、始動時
及びエンジンが最後に運転されてからの経過時間におい
て、エンジンの冷却剤温度と関係があるしきい値時間と
比較される。もし、検出された触媒着火時間が予め定め
られた着火しきい値限界値より大きければ、ステップ３
８においてインジケータ２４が付勢される。
触媒１５の効率を測定する方法が示されている。触媒１
５の効率を測定／予測するために、この方法は触媒着火
時間、触媒寿命温度特性、及び第２Ａ／Ｆ制御信号をモ
ニタする。先ずステップ９０から始まり、触媒１５の着
火時間が検出される。着火時間は好ましくは各冷態起動
(Cold Start)の間に温度センサ８６で測定され、始動時
及びエンジンが最後に運転されてからの経過時間におい
て、エンジンの冷却剤温度と関係があるしきい値時間と
比較される。もし、検出された触媒着火時間が予め定め
られた着火しきい値限界値より大きければ、ステップ３
８においてインジケータ２４が付勢される。
【００３９】もし、着火時間が許容されるパラメータの
範囲内ならば、次に寿命温度特性がステップ９２でチェ
ックされる。寿命温度特性は予め定められたしきい値限
界と比較される。もし、寿命温度特性が予め定められた
寿命温度特性しきい値限界より大きければ、ステップ３
８でインジケータ２４が付勢される。
範囲内ならば、次に寿命温度特性がステップ９２でチェ
ックされる。寿命温度特性は予め定められたしきい値限
界と比較される。もし、寿命温度特性が予め定められた
寿命温度特性しきい値限界より大きければ、ステップ３
８でインジケータ２４が付勢される。
【００４０】もし、寿命温度特性が寿命温度特性しきい
値限界より大きくなければ、第２酸素センサ８４により
生成された第２Ａ／Ｆ制御信号が予め定められた第２Ａ
／Ｆ制御しきい値限界と比較される。もし、第２Ａ／Ｆ
制御信号が予め定められた第２Ａ／Ｆ制御しきい値限界
より大きければ、ステップ３８でライトが点灯される。
さもなければ、ステップ３９で示されるように、触媒１
５が仕様のパラメータの範囲内で作用していることが決
定される。
値限界より大きくなければ、第２酸素センサ８４により
生成された第２Ａ／Ｆ制御信号が予め定められた第２Ａ
／Ｆ制御しきい値限界と比較される。もし、第２Ａ／Ｆ
制御信号が予め定められた第２Ａ／Ｆ制御しきい値限界
より大きければ、ステップ３８でライトが点灯される。
さもなければ、ステップ３９で示されるように、触媒１
５が仕様のパラメータの範囲内で作用していることが決
定される。
【００４１】以上、本発明の好ましい実施例について図
示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本
発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変
更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本
発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変
更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
【図１】本発明による触媒モニタの第１の好ましい実施
例の構成図である。
例の構成図である。
【図２】ラムダ−酸素センサ抵抗のグラフである。
【図３】図１で示された触媒モニタの更に詳細なブロッ
ク線図である。
ク線図である。
【図４】図１の触媒モニタで触媒効率をモニタする第１
の方法の流れ図である。
の方法の流れ図である。
【図５】温度老化試験時間−触媒効率のグラフである。
【図６】触媒寿命温度特性を生成する手順の流れ図であ
る。
る。
【図７】図１の触媒モニタで触媒効率をモニタする第２
の方法の流れ図である。
の方法の流れ図である。
【図８】本発明による触媒モニタの第２の好ましい実施
例の構成図である。
例の構成図である。
【図９】図８の触媒モニタを使用して触媒効率をモニタ
する方法の流れ図である。
する方法の流れ図である。
１０，８０ 触媒モニタ １１ 内燃機関（エンジン） １２ 排気経路 １４，１６ 触媒コンバータ １５，１７ 触媒 １８ 抵抗型酸素センサ ２０，８６ 温度センサ ２２ マイクロプロセッサ ２３ メモリ ２４ ディスプレイ（インジケータ） ４０ タイマ ４２，４４，５４，５８ 比較器 ４６ カウンタ ４８ レジスタ ８２，８４ 酸素センサ
Claims (24)
- 【請求項１】 内燃機関（エンジン）及び触媒の間の排
気経路に配置され、前記エンジン排気の酸素濃度を検出
する抵抗型酸素センサと、 一般に前記触媒の近くに配置され、連続して前記触媒の
温度をモニタする温度センサと、 前記温度センサから前記触媒の温度を受信し、寿命温度
特性及び触媒着火時間を生成する手段と、 検出した酸素濃度を予め定められたしきい値レベルと比
較するための第１比較器と、 前記触媒着火時間を受信し、前記触媒着火時間を予め定
められた着火時間と比較するための第２比較器と、 前記寿命温度特性を受信し、前記寿命温度特性を予め定
められた温度特性しきい値限界と比較するための第３比
較器とから成ることを特徴とする、前記内燃機関の排気
経路に配置された前記触媒の効率を測定するためのモニ
タ。 - 【請求項２】 前記触媒が予め定められたしきい値作用
レベル以下で機能していることを示すために、第１，第
２，及び第３比較器の少なくとも１つに接続されたイン
ジケータを更に含むことを特徴とする、請求項１記載の
モニタ。 - 【請求項３】 前記酸素センサの空気／燃料（Ａ／Ｆ）
制御周波数をモニタするための手段と、 測定された前記Ａ／Ｆ制御周波数を予め定められたＡ／
Ｆ制御周波数しきい値限界と比較するための第４比較器
を更に含むことを特徴とする、請求項１記載のモニタ。 - 【請求項４】 前記第１，第２，第３，及び第４比較器
の少なくとも１つに接続されたインジケータを更に含む
ことを特徴とする、請求項３記載のモニタ。 - 【請求項５】 前記寿命温度分布生成手段が、前記触媒
温度が予め定められた温度限界以上である時間の予め定
められた各単位毎にインクリメントするカウンタを更に
含むことを特徴とする、請求項３記載のモニタ。 - 【請求項６】 前記時間の単位が約１分であり、前記予
め定められた温度限界が約８００℃であることを特徴と
する、請求項５記載のモニタ。 - 【請求項７】 前記カウンタが、前記触媒温度が第１の
予め定められた温度範囲内にある時間の予め定められた
各単位毎に１だけインクリメントすることを特徴とす
る、請求項５記載のモニタ。 - 【請求項８】 前記カウンタが、前記触媒温度が第２の
予め定められた温度範囲内にある時間の予め定められた
各単位毎に２だけインクリメントすることを特徴とす
る、請求項７記載のモニタ。 - 【請求項９】 前記カウンタが、前記触媒温度が第３の
予め定められた温度範囲内にある時間の予め定められた
各単位毎に３だけインクリメントすることを特徴とす
る、請求項８記載のモニタ。 - 【請求項１０】 前記第３比較器が前記カウンタの値を
予め定められた温度特性しきい値限界と比較することを
特徴とする、請求項５記載のモニタ。 - 【請求項１１】 内燃機関（エンジン）及び触媒の間の
排気経路に配置され、前記エンジン排気の酸素濃度を検
出する抵抗型酸素センサと、 前記酸素センサの空気／燃料（Ａ／Ｆ）制御周波数をモ
ニタするために前記検出された酸素濃度を受信する測定
手段と、 前記Ａ／Ｆ制御周波数を受信し、前記Ａ／Ｆ制御周波数
を予め定められたＡ／Ｆ制御周波数しきい値限界と比較
するための第１比較器と、 前記触媒温度をモニタするために前記触媒の近くに配置
された温度センサと、 寿命温度特性及び触媒着火時間を生成するために前記温
度センサに接続された手段と、 検出された前記触媒着火時間を受信し、前記触媒着火時
間を予め定められた時間と比較するための第２比較器
と、 寿命温度特性を受信し、前記寿命温度特性を予め定めら
れた温度特性しきい値限界と比較するための第３比較器
とから成ることを特徴とする、前記内燃機関の排気経路
に配置された前記触媒の効率を測定するためのモニタ。 - 【請求項１２】 前記触媒が予め定められたしきい値作
用レベル以下で機能していることを示すために、第１，
第２，及び第３比較器の少なくとも１つに接続されたイ
ンジケータを更に含むことを特徴とする、請求項１１記
載のモニタ。 - 【請求項１３】 内燃機関（エンジン）及び及び触媒の
間の排気経路に配置された酸素センサでエンジン排気の
濃度を検出し、 前記酸素センサの抵抗の大きさを測定し、 前記抵抗の大きさを予め定められたしきい値限界と比較
し、 前記触媒の近くに配置された温度センサで前記触媒の温
度を検出し、 検出した前記触媒温度を使用して前記触媒の着火時間を
決定し、 決定された前記着火時間を予め定められた着火時間限界
と比較し、 測定された触媒温度で寿命温度特性を生成し、 前記寿命温度特性を予め定められた温度特性しきい値限
界と比較する各ステップから成ることを特徴とする、前
記内燃機関の前記排気経路に配置された触媒の効率を測
定する方法。 - 【請求項１４】 各々が限界を超えた３個の比較された
値の何れかに応答する表示信号を生成するステップを更
に含むことを特徴とする、請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 前記酸素センサの空気／燃料（Ａ／
Ｆ）制御周波数をモニタし、 前記Ａ／Ｆ制御周波数を予め定められたＡ／Ｆ制御周波
数しきい値限界と比較する各ステップを更に含むことを
特徴とする、請求項１３記載の方法。 - 【請求項１６】 各々が限界を超えた４個の比較された
値の何れかに応答する表示信号を生成するステップを更
に含むことを特徴とする、請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】 内燃機関（エンジン）及び及び触媒の
間の排気経路に配置された酸素センサでエンジン排気の
濃度を検出し、 前記酸素センサの空気／燃料（Ａ／Ｆ）制御周波数をモ
ニタし、 前記Ａ／Ｆ制御周波数を予め定められたＡ／Ｆ制御周波
数しきい値限界と比較し、 前記触媒の近くに配置された温度センサで前記触媒の温
度を検出し、 前記触媒温度を使用して前記触媒の着火時間を決定し、 前記決定された着火時間を予め定められた着火時間限界
と比較し、 前記測定された触媒温度で寿命温度特性を生成し、 前記寿命温度特性を予め定められた温度特性しきい値限
界と比較する各ステップから成ることを特徴とする、前
記内燃機関の下流の排気経路に配置された触媒の効率を
測定する方法。 - 【請求項１８】 各々が限界を超えた３個の比較された
値の何れかに応答する表示信号を生成するステップを更
に含むことを特徴とする、請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 内燃機関（エンジン）及び触媒の間に
配置され、第１の触媒汚染測定を提供する第１の電位差
型酸素センサと、 前記触媒温度をモニタするために前記触媒の近くに配置
された温度センサと、 前記触媒温度を受信し、寿命温度特性及び触媒着火時間
を生成するための手段と、 前記触媒の下流の経路に配置され、第２の触媒汚染測定
を提供し、空気／燃料（Ａ／Ｆ）制御信号を生成する第
２の電位差型酸素センサと、 検出された触媒着火時間を受信し、前記触媒着火時間を
予め定められた時間と比較する第１比較器と、 寿命温度特性を受信し、前記寿命温度特性を予め定めら
れた温度特性しきい値限界と比較する第２比較器と、 Ａ／Ｆ制御信号を受信し、前記Ａ／Ｆ制御信号を予め定
められたＡ／Ｆ制御信号しきい値限界と比較する第３比
較器とから成ることを特徴とする、前記内燃機関の排気
経路に配置された触媒の効率を測定するモニタ。 - 【請求項２０】 前記触媒が予め定められたしきい値作
用レベル以下で機能していることを示すために、第１，
第２，及び第３比較器の少なくとも１つに接続されたイ
ンジケータを更に含むことを特徴とする、請求項１９記
載のモニタ。 - 【請求項２１】 前記第１，第２，及び第３比較器がマ
イクロプロセッサで実施されることを特徴とする、請求
項１９記載のモニタ。 - 【請求項２２】 触媒の近くに配置された温度センサで
前記触媒温度を検出し、 前記検出された触媒温度で触媒着火時間を決定し、 前記決定された着火時間を予め定められた着火時間と比
較し、 検出された前記触媒温度で寿命温度特性を生成し、 前記寿命温度特性を予め定められた温度特性しきい値限
界と比較し、 前記触媒の下流の経路に配置された電位差型酸素センサ
により生成された空気／燃料（Ａ／Ｆ）制御信号を測定
し、 前記Ａ／Ｆ制御信号を予め定められたＡ／Ｆ制御信号し
きい値限界と比較する各ステップから成ることを特徴と
する、前記内燃機関の下流の排気経路に配置された触媒
の効率を測定する方法。 - 【請求項２３】 各々が限界を超えた３個の比較された
値の何れかに応答する表示信号を生成するステップを更
に含むことを特徴とする、請求項２２記載の方法。 - 【請求項２４】 温度センサで触媒の温度をモニタし、 前記触媒の寿命温度特性を生成し、 前記寿命温度特性を予め定められた温度特性しきい値限
界と比較する各ステップから成ることを特徴とする、内
燃機関の排気経路に配置された触媒の効率を測定する方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/881400 | 1997-06-24 | ||
| US08/881,400 US5896743A (en) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | Catalyst monitor utilizing a lifetime temperature profile for determining efficiency |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1181995A true JPH1181995A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=25378396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10177169A Withdrawn JPH1181995A (ja) | 1997-06-24 | 1998-06-24 | 触媒モニタ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5896743A (ja) |
| EP (1) | EP0887522A1 (ja) |
| JP (1) | JPH1181995A (ja) |
| KR (1) | KR19990007272A (ja) |
| BR (1) | BR9802215A (ja) |
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