(57)【要約】【課題】触媒の劣化を瞬時に検出することが可能な排気浄化触媒の劣化判定装置を提供する。【解決手段】排気浄化触媒の劣化判定装置は、排気通路上に設けられた酸化触媒の劣化判定を行うために利用される。第１の温度検出手段は、酸化触媒における上流側の温度を検出し、第２の温度検出手段は、第１の温度検出手段が温度を検出する箇所よりも下流側の酸化触媒における温度を検出する。そして、劣化判定手段は、酸化触媒のＡ／Ｆ雰囲気がリッチからリーンへ切り替わった際に、第１の温度検出手段が検出した温度変化に対して第２の温度検出手段が検出した温度変化が大きい場合に、酸化触媒が劣化していると判定する。これにより、酸化触媒の劣化を瞬時に検出することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路上に設けられた酸化触媒と、
前記酸化触媒における上流側の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段が温度を検出する箇所よりも下流側の前記酸化触媒における温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記酸化触媒のＡ／Ｆ雰囲気がリッチからリーンへ切り替わった際に、前記第１の温度検出手段が検出した温度変化に対して、前記第２の温度検出手段が検出した温度変化が大きい場合に、前記酸化触媒が劣化していると判定する劣化判定手段と、を備えることを特徴とする排気浄化触媒の劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化触媒の劣化を判定する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術が、例えば特許文献１及び２に提案されている。特許文献１には、所定のエンジン運転状態のときに後噴射を実行し、この際の触媒の温度変化に基づいて、触媒などの診断を行う技術が提案されている。特許文献２には、酸化触媒の温度が所定の触媒劣化判定温度を超えて上昇する過熱温度に応じて触媒機能が低下する現象に対応して、運転時間に対して過熱温度に応じて重み付けをした超過時間を積算し、積算された超過時間に応じて触媒劣化度を判定する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６３０４８号公報
【特許文献２】特開２００５−３０７７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１及び２に記載の技術では、例えば温度変動のある中で診断しようとすると平均処理などを行う必要があり、触媒の診断に時間がかかる傾向にあった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、触媒の劣化を瞬時に検出することが可能な排気浄化触媒の劣化判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、排気浄化触媒の劣化判定装置は、排気通路上に設けられた酸化触媒と、前記酸化触媒における上流側の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段が温度を検出する箇所よりも下流側の前記酸化触媒における温度を検出する第２の温度検出手段と、前記酸化触媒のＡ／Ｆ雰囲気がリッチからリーンへ切り替わった際に、前記第１の温度検出手段が検出した温度変化に対して、前記第２の温度検出手段が検出した温度変化が大きい場合に、前記酸化触媒が劣化していると判定する劣化判定手段と、を備える。
【０００７】
上記の排気浄化触媒の劣化判定装置は、排気通路上に設けられた酸化触媒の劣化判定を行うために好適に利用される。第１の温度検出手段は、酸化触媒における上流側の温度（床温）を検出し、第２の温度検出手段は、第１の温度検出手段が温度を検出する箇所よりも下流側の酸化触媒における温度（床温）を検出する。そして、劣化判定手段は、酸化触媒のＡ／Ｆ雰囲気がリッチからリーンへ切り替わった際に、第１の温度検出手段が検出した温度変化に対して第２の温度検出手段が検出した温度変化が大きい場合、つまり酸化触媒の上流側の床温変化に対して相対的に下流側の床温上昇率が大きい場合、酸化触媒が劣化していると判定する。
【０００８】
上記の排気浄化触媒の劣化判定装置によれば、酸化触媒の劣化を瞬時に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態における排気浄化触媒の劣化判定装置を適用したシステムの概略構成図を示す。
【図２】触媒劣化時における上流側温度及び下流側温度の一例を示す。
【図３】変形例におけるシステムの概略構成図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
［装置構成］
図１は、本実施形態における排気浄化触媒の劣化判定装置を適用したシステムの概略構成図を示す。図１において、実線矢印はガスの流れを示し、破線矢印は信号の入出力を示している。
【００１１】
図示のように、当該システムは、吸気通路１と、エンジン（内燃機関）２と、排気通路３と、還元剤添加弁４と、触媒５と、温度センサ６、７と、Ａ／Ｆセンサ８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０と、を有する。
【００１２】
吸気通路１は、エンジン２へ供給するための吸気が通過する。エンジン２は、吸気と燃料との混合気を燃焼させることによって車両における動力を発生する。エンジン２は、例えばディーゼルエンジンに相当する。エンジン２における燃焼によって発生した排気ガスは、排気通路３に排出される。
【００１３】
排気通路３上には、排気ガスを浄化可能に構成された触媒５が設けられている。触媒５は、例えば酸化触媒にて構成される。また、排気通路３上には、触媒５に対して還元剤を供給するための還元剤添加弁４が設けられている。
【００１４】
温度センサ６は、触媒５上に設けられており、触媒５の温度（床温）を検出する。温度センサ６は、検出した床温に対応する検出信号をＥＣＵ１０に供給する。温度センサ７は、触媒５の下流側の排気通路３上に設けられており、触媒５の下流側の温度を検出する。温度センサ７は、検出した温度に対応する検出信号をＥＣＵ１０に供給する。以下では、温度センサ６が検出した温度を「上流側温度」と呼び、温度センサ７が検出した温度を「下流側温度」と呼ぶ。なお、通常は、上流側温度が先に温度変化し、下流側温度が熱伝達・熱伝導の影響で遅れて温度変化する傾向にある。
【００１５】
Ａ／Ｆセンサ８は、触媒５の下流側の排気ガスにおけるＡ／Ｆ（空燃比）を検出可能に構成されており、検出したＡ／Ｆに対応する検出信号をＥＣＵ１０に供給する。
【００１６】
ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、車両内の各構成要素に対して種々の制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ１０は、温度センサ６、７がそれぞれ検出した温度に基づいて、触媒５の劣化判定を行う。このように、ＥＣＵ１０は、本発明における劣化判定手段として機能する。
［劣化判定方法］
本実施形態では、ＥＣＵ１０は、触媒５のＡ／Ｆ雰囲気がリッチからリーンへ切り替わった際において、上流側温度の変化に対して下流側温度の変化が大きい場合（つまり、上流側温度における変化に対して、相対的に下流側温度における温度上昇率が大きい場合）、触媒５が劣化していると判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、上流側温度が変化せずに下流側温度が上昇した場合に、触媒５が劣化していると判定する。詳しくは、ＥＣＵ１０は、リーン切り替え時に、触媒５における下流側温度のみが一瞬上昇した場合に、触媒５が劣化していると判定する。
【００１７】
このように劣化判定することができる理由は、以下の通りである。触媒５が正常である場合には、基本的には、リッチ雰囲気でも、排気ガス中の残留酸素、及び触媒５の酸素吸蔵能（ＯＳＣ）が利用されることで、ほとんどのＨＣ（炭化水素）が酸化される傾向にある。この場合、酸素の不足分に対応するＨＣは、触媒５内で軽質化されて触媒５をすり抜ける。
【００１８】
しかしながら、触媒５が劣化している場合には、酸化力の低下や、酸素吸蔵能の低下や、軽質化不足により、触媒５内を重質のＨＣのまま流れる傾向にある。特に、排気ガスにおける残留酸素が少ない触媒５の下流側では、ＨＣが付着する傾向になる。この場合、触媒５の下流側では、触媒５の上流側に対して、相対的にＨＣの付着量が多くなる傾向にある。すると、リーン復帰時に、排気ガスにおける酸素が触媒５に大量に流れ込むことで、このように付着したＨＣが一気に酸化される。これにより、リーン切り替え時に、触媒５の下流側において温度が一瞬上昇することとなる。つまり、触媒５の上流側の床温変化に対して、相対的に、下流側の床温上昇率が大きくなる傾向にある。
【００１９】
したがって、本実施形態では、このようなリーン切り替え時における触媒５の下流側の温度変化を利用して、触媒５の劣化判定を行う。具体的には、ＥＣＵ１０は、リーン切り替え時において、上流側温度の変化に対して下流側温度の変化が大きい場合に、触媒５が劣化していると判定する。詳しくは、ＥＣＵ１０は、触媒５における下流側温度のみが一瞬上昇した場合に、触媒５が劣化していると判定する。例えば、ＥＣＵ１０は、リーン切り替え時における所定期間において、下流側温度が上昇した量が所定以上である場合に、触媒５が劣化していると判定する。
【００２０】
このように劣化判定を行うことにより、触媒５の劣化を瞬時に検出することが可能となる。具体的には、触媒５の温度の低下に至る前に、わずかな酸化力不足（言い換えると、ＨＣの軽質化不足）の段階において、触媒５の劣化を適切に検出することが可能となる。
【００２１】
図２は、触媒５が劣化している場合における、上流側温度及び下流側温度の時間変化例を示している。図２は、横方向に時間を示しており、上に、触媒５の下流側のＡ／Ｆの時間変化を示し、下に、上流側温度及び下流側温度の時間変化を示している。具体的には、実線Ａ１は上流側温度の一例を示し、実線Ａ２は下流側温度の一例を示している。これより、図２中の破線領域内の実線矢印で示すように、触媒５が劣化している場合には、リーン切り替え時に、下流側温度のみが瞬時上昇していることがわかる（上流側温度は上昇していない）。
［変形例］
本発明は、図１に示したようなシステムへの適用に限定はされない。具体的には、触媒５上に設けられた温度センサ６が検出した温度と、触媒５の下流側に設けられた温度センサ７が検出した温度（排気ガス温度に相当する）とに基づいて、触媒５の劣化を判定することに限定はされない。本発明は、触媒内の軸方向（触媒における長さ方向）における少なくとも２箇所の温度を検出可能なシステムであれば、適用することは可能である。つまり、触媒における上流側の床温と下流側の床温とを検出可能なシステムであれば適用できる。
【００２２】
図３は、変形例におけるシステムの概略構成図を示す。ここでは、図１に示した構成要素と同一の構成要素に対して同一の符号を付し、その説明を省略する。変形例におけるシステムでは、触媒５ａが２つに分離して構成されており、温度センサ６ａは当該２つの構成要素間の排気通路３上に設けられており、温度センサ７ａは触媒５ａの下流側の排気通路３上に設けられている。
【００２３】
このように構成されたシステムに対しても、本発明を同様に適用することができる。具体的には、ＥＣＵ１０は、温度センサ６ａが検出した温度と温度センサ７ａが検出した温度とに基づいて、触媒５ａの劣化を判定することができる。詳しくは、ＥＣＵ１０は、触媒５ａのＡ／Ｆ雰囲気がリッチからリーンへ切り替わった際において、温度センサ６ａが検出した温度変化に対して、相対的に、温度センサ７ａが検出した温度上昇率が大きい場合に、触媒５が劣化していると判定する。
【符号の説明】
【００２４】
１  吸気通路
２  エンジン
３  排気通路
４  還元剤添加弁
５  触媒
６、７  温度センサ
８  Ａ／Ｆセンサ
１０  ＥＣＵ
【図１】
2010196580.tif 000003
【図２】
2010196580.tif 000004
【図３】
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