(57)【要約】【課題】この発明は、排気ガスの温度が高温となることを防止し、高温の排気ガスから触媒を保護し、触媒の劣化が早期化することを防止できる触媒の保護装置を提供することを目的とする。【解決手段】この発明は、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の保護装置であって、触媒の劣化状態を診断する触媒診断部と、触媒診断部により触媒が劣化したと診断される前に、触媒の劣化状態に基づき内燃機関の点火プラグの劣化状態を診断する点火プラグ診断部とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の保護装置であって、前記触媒の劣化状態を診断する触媒診断部と、前記触媒診断部により前記触媒が劣化したと診断される前に、前記触媒の劣化状態に基づき前記内燃機関の点火プラグの劣化状態を診断する点火プラグ診断部とを備えることを特徴とする触媒の保護装置。
【請求項２】
前記触媒診断部は、前記触媒の上流側と下流側に配置した酸素センサの出力値に基づいて算出した触媒劣化指数が触媒劣化判定用の設定値を超えた場合に前記触媒が劣化したと診断し、前記点火プラグ診断部は、前記触媒診断部が算出した触謀劣化指数が触媒劣化判定用の設定値よりも正常方向に設定した前記点火プラグの劣化判定用の設定値を超えた場合に前記点火プラグが劣化したと診断することを特徴とする請求項１に記載の触媒の保護装置。
【請求項３】
前記点火プラグが交換されたことを判定するプラグ交換判定部と、前記点火プラグが交換されたとき、前記点火プラグの劣化判定用の設定値を前記触媒劣化判定用の設定値に近づく劣化方向へ補正する設定値補正部とを備えることを特徴とする請求項２に記載の触媒の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気ガスを浄化するための浄化装置に関し、特に、浄化装置に設けられた触謀を保護ための触媒の保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガスの浄化装置は、排気管に設けられた触媒によって、排気ガスを浄化するものが広く知られている。このような排気ガス浄化用の触媒は、長期間使用すると、徐々に還元能力が低下し、排気ガス中の有害成分を浄化できなくなる。このため、従来の浄化装置においては、排気管に設けられた触媒の劣化状態を検出するために、触媒の上流側と下流側に酸素センサを配置し、この酸素センサの出力値に基づいて触媒の劣化状態を診断する内燃機関の故障診断装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−６３１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、触媒は、上記のような経年劣化だけでなく、過度に高温な排気ガスに晒されると劣化が促進する場合がある。例えば、電極消耗や燃焼物の堆積などによる点火プラグの劣化に起因して、気筒内で燃焼が正常に行われない場合は、未燃焼の燃料を含む排気ガスが排気管に流れ込み、排気管内で燃焼することがある。このような状態となると、触媒は高温の排気ガスに晒されることになるため、触媒の早期劣化を招くことになる。
【０００５】
そこで、この発明は上記の問題に鑑みて成されたものであり、排気ガスの温度が高温となることを防止し、高温の排気ガスから触媒を保護し、触媒の劣化が早期化することを防止できる触媒の保護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】
この発明は、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の保護装置であって、前記触媒の劣化状態を診断する触媒診断部と、前記触媒診断部により前記触媒が劣化したと診断される前に、前記触媒の劣化状態に基づき前記内燃機関の点火プラグの劣化状態を診断する点火プラグ診断部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、点火プラグ診断部が、触媒診断部により触媒が劣化したと診断される前に、触媒の劣化状態に基づき内燃機関の点火プラグの劣化状態を診断するので、点火プラグが劣化し正常な燃焼が行われなくなったことを、触媒が劣化する前に確実に検出することができる。従って、この発明は、触媒が劣化する前に点火プラグのメンテナンスを促すことができ、排気ガスが高温となることを防止し、高温の排気ガスから触媒を保護することができ、触媒の劣化が早期化することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は触媒の保護装置のによる点火プラグの劣化診断フローチャートである。（実施例１）
【図２】図２は触媒の保護装置のシステム図である。（実施例１）
【図３】図３は触媒の保護装置のによる点火プラグの劣化診断フローチャートである。（実施例２）
【図４】図４は触媒の保護装置のシステム図である。（実施例２）
【図５】図５は触媒劣化判定用の設定値に対する点火プラグの劣化判定用の設定値の補正を示す図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１・図２は、実施例１を示すものである。図１において、内燃機関１は、吸気を導入する吸気管２と、吸気と燃料との混合気に着火して燃焼させる点火プラグ３と、燃料の燃焼により生じた排気ガスを外部に排出する排気管４とを備えている。排気管４には、排気通路５を流れる排気ガス中の有害成分を除去する触媒６を備え、排気ガスの音圧を低減する消音装置７を備えている。触媒６の上流側と下流側の排気管４には、排気通路５を流れる排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ８・９を夫々配置している。
前記点火プラグ３と酸素センサ８・９とは、触媒６の保護装置１０を構成する制御装置１１に接続している。制御装置１１は、触媒６の劣化状態を診断する触媒診断部１２と、点火プラグ３の劣化状態を診断する点火プラグ診断部１３とを備えている。触媒６は、例えば、経年の使用や高温な排気ガスに晒されることで劣化する。点火プラグ３は、例えば、電極消耗や燃焼物の堆積などによるに劣化する。触媒６の劣化速度と点火プラグ３の劣化速度とを比較した場合、触媒６よりも点火プラグが早期に劣化する。前記点火プラグ診断部１３は、触媒診断部１２により触媒６が劣化したと診断される前に、触媒６の劣化状態に基づき点火プラグ３の劣化状態を診断する。
前記触媒診断部１２は、触媒６の上流側と下流側に配置した酸素センサ８・９の出力値に基づいて触媒劣化指数Ｃｄを算出する。触媒診断部１１は、算出した触媒劣化指数Ｃｄが触媒劣化判定用の設定値Ｓ１を正常方向から劣化方向に超えた場合に触媒６が劣化したと診断する。
前記点火プラグ診断部１３は、触媒診断部１２が算出した触謀劣化指数Ｃｄが、触媒劣化判定用の設定値Ｓ１よりも正常方向に設定した点火プラグ３の劣化判定用の設定値Ｓ２を正常方向から劣化方向に超えた場合に、点火プラグ３が劣化したと診断する。制御装置１１には、点火プラグ診断部１３により点火プラグ３が劣化したと診断された場合に警報を発する警報装置１４を接続し、イグニッションスイッチ１５を接続している。
【００１１】
次に作用を説明する。
図１に示すように、触媒６の保護装置１０は、制御装置１１によって、点火プラグ３の劣化診断のプログラムがスタートすると（１００）、イグニッションスイッチ１５がオンになったか否かを判断する（１０１）。
この判断（１０１）がＮＯの場合は、この判断（１０１）を繰り返す。この判断（１０１）がＹＥＳの場合は、点火プラグ診断部１３により点火プラグ３が正常であるか否かを判断する（１０２）。具体的には、点火プラグ劣化フラグメントＦが「０」であるか否かを判定する。
この判断（１０２）がＮＯの場合は、プログラムをエンドにする（１０８）。この判断（１０２）がＹＥＳの場合は、内燃機関１を始動し（１０３）、触媒診断部１２により触媒６の劣化診断を実行して触媒劣化指数Ｃｄを算出し（１０４）、触媒劣化指数Ｃｄが点火プラグ３の劣化判定用の設定値Ｓ２を正常方向から劣化方向に超えたか否かを判断する（１０５）。
この判断（１０５）がＮＯの場合は、プログラムをエンドにする（１０８）。この判断（１０５）がＹＥＳの場合は、点火プラグ劣化フラグメントＦに「１」を入力し（１０６）、警報装置１４を作動（例えば、インジケータの点灯など）して運転者に通報し（１０７）、プログラムをエンドにする（１０８）。
【００１２】
このように、触媒６の保護装置１０は、触媒劣化判定用の設定値Ｓ１よりも正常方向に設定した点火プラグ３の劣化判定用の設定値Ｓ２を用いて点火プラグ３の劣化状態を診断することで、点火プラグ６が劣化し正常な燃焼が行われなくなったことを、触媒３が劣化したと診断される前に確実に検出することができる。
従って、触媒６の保護装置１０は、触媒６が劣化する前に点火プラグ６のメンテナンスを警報装置１４により促すことができ、点火プラグ６の交換などにより排気ガスが高温となることを防止し、高温の排気ガスから触媒６を保護することができ、触媒６の劣化が早期化することを防止できる。
【実施例２】
【００１３】
図３〜図５は、実施例２を示すものである。図４において、内燃機関１は、吸気を導入する吸気管２と、吸気と燃料との混合気に着火して燃焼させる点火プラグ３と、燃料の燃焼により生じた排気ガスを外部に排出する排気管４とを備えている。排気管４には、排気通路５を流れる排気ガス中の有害成分を除去する触媒６を備え、排気ガスの音圧を低減する消音装置７を備えている。触媒６の上流側と下流側の排気管４には、排気通路５を流れる排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ８・９を夫々配置している。
前記点火プラグ３と酸素センサ８・９とは、触媒６の保護装置１０を構成する制御装置１１に接続している。制御装置１１は、触媒６の劣化状態を診断する触媒診断部１２と、点火プラグ３の劣化状態を診断する点火プラグ診断部１３とを備えている。触媒６は、例えば、経年の使用や高温な排気ガスに晒されることで劣化する。点火プラグ３は、例えば、電極消耗や燃焼物の堆積などによるに劣化する。触媒６の劣化速度と点火プラグ３の劣化速度とを比較した場合、触媒６よりも点火プラグが早期に劣化する。前記点火プラグ診断部１３は、触媒診断部１２により触媒６が劣化したと診断される前に、触媒６の劣化状態に基づき点火プラグ３の劣化状態を診断する。
前記触媒診断部１２は、触媒６の上流側と下流側に配置した酸素センサ８・９の出力値に基づいて触媒劣化指数Ｃｄを算出する。触媒診断部１１は、算出した触媒劣化指数Ｃｄが触媒劣化判定用の設定値Ｓ１を正常方向から劣化方向に超えた場合に触媒６が劣化したと診断する。
前記点火プラグ診断部１３は、触媒診断部１２が算出した触謀劣化指数Ｃｄが、触媒劣化判定用の設定値Ｓ１よりも正常方向に設定した点火プラグ３の劣化判定用の設定値Ｓ２を正常方向から劣化方向に超えた場合に、点火プラグ３が劣化したと診断する。制御装置１１には、点火プラグ診断部１３により点火プラグ３が劣化したと診断された場合に警報を発する警報装置１４を接続し、イグニッションスイッチ１５を接続している。
前記制御装置１１は、プラグ交換判定部１６と、設定値補正部１７とを備えている。前記プラグ交換判定部１６は、ノッキングセンサ１８の出力値に基づき、点火プラグ３が交換されたことを検出する。ノッキングセンサ１８による点火プラグ３の交換検出は、ノッキングセンサ１８の前回の出力値と今回の出力値との偏差を算出し、この偏差が設定値を超える場合、点火プラグ３が交換がされたと検出する。なお、点火プラグ３の交換は、制御装置１１が作業記録を記憶するメモリ１９を備えている場合、このメモリ１９に記憶された作業記録に基づいて検出することもできる。
前記設定値補正部１７は、点火プラグ３が交換されたとき、点火プラグ３の劣化判定用の設定値Ｓ２を触媒劣化判定用の設定値Ｓ１に近づく劣化方向へ補正する。  点火プラグ３の劣化判定用の設定値Ｓ２の補正は、図５に示すように、点火プラグ３の交換回数が増えるほど、触媒劣化判定用の設定値Ｓ１にさらに近づく劣化方向へ補正する。
【００１４】
次に作用を説明する。
図３示すように、触媒６の保護装置１０は、制御装置１１によって、点火プラグ３の劣化診断のプログラムがスタートすると（２００）、イグニッションスイッチ１５がオンになったか否かを判断する（２０１）。
この判断（２０１）がＮＯの場合は、この判断（２０１）を繰り返す。この判断（２０１）がＹＥＳの場合は、点火プラグ診断部１３により点火プラグ３が正常であるか否かを判断する（２０２）。具体的には、点火プラグ劣化フラグメントＦが「０」であるか否かを判定する。
この判断（２０２）がＮＯの場合は、プログラムをエンドにする（２１０）。この判断（２０２）がＹＥＳの場合は、内燃機関１を始動し（２０３）、プラグ交換判定部１６により点火プラグ３が交換されたか否かを判断する（２０４）。具体的には、ノッキングセンサ１８の出力値が、低下したか否かによって、点火プラグ３が交換されたか否かを判定する。また、制御装置１１のメモリ１９に点火プラグ３を交換した作業記録が記憶されている場合、点火プラグ３が交換がされたものと判定することができる。
前記判断（２０４）がＹＥＳの場合は、点火プラグ３の劣化判定用の設定値Ｓ２を劣化方向へ補正し（２０５）、触媒診断部１２により触媒６の劣化診断を実行して触媒劣化指数Ｃｄを算出し（２０６）、触媒劣化指数Ｃｄが点火プラグ３の劣化判定用の補正した設定値Ｓ２を正常方向から劣化方向に超えたか否かを判断する（２０７）。
この判断（２０７）がＮＯの場合は、プログラムをエンドにする（２１０）。この判断（２０７）がＹＥＳの場合は、点火プラグ劣化フラグメントＦに「１」を入力し（２０８）、警報装置１４を作動（例えば、インジケータの点灯など）して運転者に通報し（２０９）、プログラムをエンドにする（２１０）。
【００１５】
このように、触媒６の保護装置１０は、触媒劣化判定用の設定値Ｓ１よりも正常方向に設定した点火プラグ３の劣化判定用の設定値Ｓ２を用いて点火プラグ３の劣化状態を診断することで、点火プラグ６が劣化し正常な燃焼が行われなくなったことを、触媒３が劣化したと診断される前に確実に検出することができる。従って、触媒６の保護装置１０は、触媒６が劣化する前に点火プラグ６のメンテナンスを警報装置１４により促すことができ、点火プラグ６の交換などにより排気ガスが高温となることを防止し、高温の排気ガスから触媒６を保護することができ、触媒６の劣化が早期化することを防止できる。
劣化した点火プラグ３の交換を行っても、触媒３の劣化が回復するわけではなく、点火プラグ３を交換しただけでは、触媒３の劣化診断において、点火プラグ３の交換前と同じレベルの触媒劣化診断結果となる。これを回避するために、触媒６の保護装置１０は、プラグ交換判定部１６によって点火プラグ３の交換を判定し、図５に示すように、点火プラグ３が交換されていた場合は点火プラグ３の劣化判定用の設定値Ｓ２を触媒劣化判定用の設定値Ｓ１に近づく劣化方向へ補正する。
このように、触媒６の保護装置１０は、点火プラグ３が交換された場合、点火プラグ３の劣化判定用の設定値Ｓ２を劣化方向へ補正するため、点火プラグ３が交換された後でも、継続して点火プラグ３の劣化状態を判定することができる。従って、触媒６の保護装置１０は、触媒３が劣化する前に点火プラグ３のメンテナンスを警報装置１４により促すことができ、点火プラグ６の交換などにより排気ガスが高温となることを防止し、高温の排気ガスから触媒６を保護することができ、触媒６の劣化が早期化することを防止できる。
なお、上述実施例においては、ノッキングセンサ１８の出力値により点火プラグ３の交換を判定したが、点火プラグ３の失火判定の制御手段を用いて、内燃機関１にダメージを生じるような失火レベルより手前の弱い失火レベルを判定基準として用いて、点火プラグ３の交換の判定及び交換の表示を行うことで、同様の効果を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
この発明は、高温の排気ガスから触媒を保護し、触媒の劣化が早期化することを防止できる技術であり、ガソリンを燃料とする内燃機関の三元触媒の保護だけでなく、ディーゼル内燃機関用の酸化触媒の保護にも応用することができる。
【符号の説明】
【００１７】
１  内燃機関
３  点火プラグ
４  排気管
６  触媒
８  触媒６の上流側の酸素センサ
９  触媒６下流側の酸素センサ
１０  保護装置
１１  制御装置
１２  触媒診断部
１３  点火プラグ診断部
１４  警報装置
１５  イグニッションスイッチ
１６  プラグ交換判定部
１７  設定値補正部
１８  ノッキングセンサ
１９  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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