(57)【要約】【課題】  運転開始時等の低温時でも、ＨＣ吸着触媒の劣化の有無を低コストで簡単に判定することができる排ガス浄化触媒の劣化判定装置を提供する。【解決手段】  ＨＣ吸着触媒１３の排ガス流通方向上流側に配設されて排ガスの空燃比の検出を行う第一の酸素センサ２１と、ＨＣ吸着触媒の排ガス流通方向下流側に配設されて排ガスの空燃比の検出を行う第二の酸素センサ２２と、ＨＣ吸着触媒１３の温度を検出する温度センサ２４と、温度センサ２４からの情報に基づいて、ＨＣ吸着触媒１３が規定温度未満のときに、第二の酸素センサ２２で検出された空燃比と第三の酸素センサ２３で検出された空燃比とを比較することにより、ＨＣ吸着触媒のＨＣの吸着劣化の有無を判定するＥＣＵ３０とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排ガスを流通させる排気通路に配設され、低温時に、排ガス中の未燃成分を吸着し、高温時に、吸着した未燃成分を放出する未燃成分吸着触媒を備えた排ガス浄化触媒の劣化判定装置であって、
前記未燃成分吸着触媒の前記排ガス流通方向上流側に配設されて当該排ガスの空燃比の検出を行う上流側空燃比検出手段と、
前記未燃成分吸着触媒の前記排ガス流通方向下流側に配設されて当該排ガスの空燃比の検出を行う下流側空燃比検出手段と、
前記未燃成分吸着触媒の温度を検出する未燃成分吸着触媒温度検出手段と、
前記未燃成分吸着触媒温度検出手段からの情報に基づいて、前記未燃成分吸着触媒が規定温度未満のときに、前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記下流側空燃比検出手段で検出された空燃比とを比較することにより、当該未燃成分吸着触媒の未燃成分の吸着劣化の有無を判定する判定手段と
を備えていることを特徴とする排ガス浄化触媒の劣化判定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記規定温度が、前記未燃成分吸着触媒が吸着した未燃成分を放出する温度である
ことを特徴とする排ガス浄化触媒の劣化判定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記判定手段が、
前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記下流側空燃比検出手段で検出された空燃比とを比較して、当該上流側空燃比検出手段で検出された空燃比よりも当該下流側空燃比検出手段で検出された空燃比がリーン状態のときの時間を求め、当該時間が規定値よりも小さい場合に、前記未燃成分吸着触媒が劣化していると判定する
ことを特徴とする排ガス浄化触媒の劣化判定装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記内燃機関が、ストイキフィードバック制御され、
前記判定手段が、
前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記下流側空燃比検出手段で検出された空燃比とを比較して、当該上流側空燃比検出手段で検出された空燃比よりも当該下流側空燃比検出手段で検出された空燃比がリーン状態のときの時間を求め、当該時間が規定値よりも小さい場合に、前記未燃成分吸着触媒が劣化していると判定する
ことを特徴とする排ガス浄化触媒の劣化判定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記未燃成分吸着触媒が、規定温度以上のときに、吸着した未燃成分を放出すると同時に酸化処理するものであり、
前記判定手段が、
前記未燃成分吸着触媒が規定温度以上のときに、前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記下流側空燃比検出手段で検出された空燃比とを比較することにより、当該未燃成分吸着触媒の酸化性能に基づく劣化の有無を判定する
ことを特徴とする排ガス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、内燃機関からの排ガスを流通させる排気通路に配設されて、低温時に、排ガス中の未燃成分を吸着し、高温時に、吸着した未燃成分を放出する未燃成分吸着触媒を備えた排ガス浄化触媒の劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関からの排ガスは、排気通路に設けられた三元触媒により、当該排ガス中のＣＯやＮＯｘやＨＣ（未燃成分）等の物質がＨ2Ｏ，ＣＯ2，Ｎ2に分解されて浄化処理された後、外部へ排出されている。特に、上記ＨＣは、内燃機関の始動時等のような排ガス温度が低い場合（約３００℃未満）、上記三元触媒で酸化されにくく、浄化処理されずに外部へ排出されてしまう可能性があることから、低温時には当該ＨＣを吸着保持する一方、高温時には当該ＨＣを放出すると同時に酸化処理するＨＣ（未燃成分）吸着触媒を排気通路にさらに設けることにより、確実に浄化処理されるようになっている。
【０００３】
このような三元触媒やＨＣ吸着触媒を備えた排ガス浄化触媒は、高温雰囲気に常に曝されて劣化しやすく、排ガスの浄化性能の低下を引き起こしやすいことから、当該触媒の劣化を検知する劣化判定装置により、交換等の補修時期を認知することができるようになっている。
【０００４】
このような排ガス浄化触媒の劣化判定装置としては、例えば、下記の特許文献１に記載されているように、ＨＣ吸着触媒の排ガス流通方向上流側及び下流側に酸素センサをそれぞれ設け、高温時（４００〜７００℃）に当該ＨＣ吸着触媒が吸着したＨＣを放出して浄化処理を行っている際の、当該ＨＣ吸着触媒の上流側及び下流側の排ガス中の空燃比の相違を上記酸素センサで検知して、当該ＨＣ吸着触媒における酸化性能を求めることにより、劣化の有無を判定するものが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８０３４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述したような特許文献１に記載された劣化判定装置では、内燃機関の運転を開始してからしばらく経過した後の定常運転時等の高温時でないと、上記ＨＣ吸着触媒の劣化の有無を判定することができないという問題があった。また、ＨＣの吸着状態を直接監視せずに、ＨＣ浄化時の浄化性能によりＨＣ吸着能力を判断しているので、信頼性に劣るという問題もある。
【０００７】
このため、ＨＣ吸着触媒の排ガス流通方向上流側及び下流側にＨＣセンサをそれぞれ設け、当該ＨＣ吸着触媒の上流側及び下流側の排ガス中のＨＣ濃度の相違を当該ＨＣセンサで検知することにより、運転開始時等のような低温時でも当該ＨＣ吸着触媒の劣化の有無を判定できるようにすることが考えられるが、コストが高くなるという問題を生じてしまう。
【０００８】
このようなことから、本発明は、運転開始時等の低温時でも、ＨＣ吸着触媒の劣化の有無を低コストで簡単に判定することができる排ガス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】
【０００９】
前述した課題を解決するための、本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置は、内燃機関からの排ガスを流通させる排気通路に配設され、低温時に、排ガス中の未燃成分を吸着し、高温時に、吸着した未燃成分を放出する未燃成分吸着触媒を備えた排ガス浄化触媒の劣化判定装置であって、前記未燃成分吸着触媒の前記排ガス流通方向上流側に配設されて当該排ガスの空燃比の検出を行う上流側空燃比検出手段と、前記未燃成分吸着触媒の前記排ガス流通方向下流側に配設されて当該排ガスの空燃比の検出を行う下流側空燃比検出手段と、前記未燃成分吸着触媒の温度を検出する未燃成分吸着触媒温度検出手段と、前記未燃成分吸着触媒温度検出手段からの情報に基づいて、前記未燃成分吸着触媒が規定温度未満のときに、前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記下流側空燃比検出手段で検出された空燃比とを比較することにより、当該未燃成分吸着触媒の未燃成分の吸着劣化の有無を判定する判定手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置は、上述した排ガス浄化触媒の劣化判定装置において、前記規定温度が、前記未燃成分吸着触媒が吸着した未燃成分を放出する温度であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置は、上述した排ガス浄化触媒の劣化判定装置において、前記判定手段が、前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記下流側空燃比検出手段で検出された空燃比とを比較して、当該上流側空燃比検出手段で検出された空燃比よりも当該下流側空燃比検出手段で検出された空燃比がリーン状態のときの時間を求め、当該時間が規定値よりも小さい場合に、前記未燃成分吸着触媒が劣化していると判定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置は、上述した排ガス浄化触媒の劣化判定装置において、前記内燃機関が、ストイキフィードバック制御され、前記判定手段が、前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記下流側空燃比検出手段で検出された空燃比とを比較して、当該上流側空燃比検出手段で検出された空燃比よりも当該下流側空燃比検出手段で検出された空燃比がリーン状態のときの時間を求め、当該時間が規定値よりも小さい場合に、前記未燃成分吸着触媒が劣化していると判定することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置は、上述した排ガス浄化触媒の劣化判定装置において、前記未燃成分吸着触媒が、規定温度以上のときに、吸着した未燃成分を放出すると同時に酸化処理するものであり、前記判定手段が、前記未燃成分吸着触媒が規定温度以上のときに、前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記下流側空燃比検出手段で検出された空燃比とを比較することにより、当該未燃成分吸着触媒の酸化性能に基づく劣化の有無を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置によれば、運転開始時等の低温時でも、ＨＣ吸着触媒の劣化の有無を低コストで簡単に判定することができる。また、ＨＣ吸着状態を直接判断できるため、信頼性の高い劣化判定を行うことができる。
【００１５】
また、定常運転時等の高温時には、未燃成分吸着触媒の酸化性能に基づく劣化の有無を判定することにより、当該未燃成分吸着触媒の劣化を常時判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置の実施形態を図１〜３に基づいて以下に説明する。図１は、排ガス浄化触媒の劣化判定装置の概略構成図、図２は、劣化判定に係るフロー図、図３は、劣化判定の原理説明図である。
【００１７】
図１に示すように、内燃機関であるエンジン１００に連結された排気通路１０１の途中には、排ガス浄化触媒器１０が設けられている。この排ガス浄化触媒器１０のケーシング１１内の排ガス流通方向上流側には、当該排ガス中のＣＯやＮＯｘやＨＣ（未燃成分）等の物質をＨ2Ｏ，ＣＯ2，Ｎ2に分解して浄化処理する三元触媒１２が配設されている。上記ケーシング１１内の排ガス流通方向下流側には、低温時に、ＨＣを吸着保持する一方、高温時（例えば約１５０℃以上）に、吸着しているＨＣを放出すると同時に酸化処理するＨＣ（未燃成分）吸着触媒１３が配設されている。
【００１８】
前記排ガス浄化触媒器１０の入口側、すなわち、三元触媒１２の排ガス流通方向上流側には、排ガス中の空燃比の検出を行うストイキフィードバック制御用空燃比検出手段である第一の酸素センサ２１が配設されている。排ガス浄化触媒器１０内の三元触媒１２とＨＣ吸着触媒１３との間、すなわち、ＨＣ吸着触媒１３の排ガス流通方向上流側には、排ガス中の空燃比の検出を行う上流側空燃比検出手段である第二の酸素センサ２２が配設されている。排ガス浄化触媒器１０の出口側、すなわち、ＨＣ吸着触媒１３の排ガス流通方向下流側には、排ガス中の空燃比の検出を行う下流側空燃比検出手段である第三の酸素センサ２３が配設されている。これら酸素センサ１１〜１３には、当該センサ１１〜１３の活性化を図るヒータ（図示省略）が設けられている。また、前記ＨＣ吸着触媒１３の排ガス流通方向下流側には、当該ＨＣ吸着触媒１３の温度を検出するＨＣ吸着触媒温度検出手段である温度センサ２４が取り付けられている。
【００１９】
前記センサ２１〜２４は、判定手段となる電子コントロールユニット（ＥＣＵ）３０の入力部に電気的に接続されており、当該ＥＣＵ３０は、前記センサ２１等からの情報に基づいて、前記エンジン１００の空燃比（Ａ／Ｆ）の制御（ストイキフィードバック制御）等を行うと共に、前記センサ２２〜２４等からの情報に基づいて、排ガス浄化装置１０のＨＣ吸着触媒１３の劣化の有無を判定することができるようになっている（詳細は後述する）。また、ＥＣＵ３０の出力部には、上記ＨＣ吸着触媒１３の劣化の有無を表示する表示手段である警告灯３１が電気的に接続すると共に、前記ヒータが電気的に接続している。
【００２０】
このような本実施形態に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置の作動を図２に基づいて次に説明する。
【００２１】
イグニッションスイッチを作動してエンジン１００を始動すると（Ｓ１）、前記ＥＣＵ３０は、前記ヒータを作動して酸素センサ１１〜１３の活性化を図ると共に（Ｓ２）、エンジン１００での空燃比が理論空燃比となるように、前記第一の酸素センサ２１等からの情報に基づいて、エンジン１００等を制御、すなわち、ストイキフィードバック制御を行う（Ｓ３）。
【００２２】
続いて、上記ＥＣＵ３０は、前記温度センサ２４からの情報に基づいて、排ガス浄化触媒器１０のＨＣ吸着触媒１３が規定温度（１５０℃）未満であるか否かを判断し（Ｓ４）、当該規定温度（１５０℃）未満（例えば運転開始時等の低温時）であると、前記第二の酸素センサ２２で検出された空燃比と前記第三の酸素センサ２３で検出された空燃比とを比較する（Ｓ５）。ここで、本実施形態に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置の原理を説明する。
【００２３】
エンジン１００からの排ガスは、当該エンジン１００が理論空燃比となるようにストイキフィードバック制御されることから、理論空燃比を中心に、酸素が過剰（ＨＣが不足）なリーン状態と、酸素が不足（ＨＣが過剰）するリッチ状態とに周期的に変動している（図３（ａ）参照）。
【００２４】
このようにリーン状態とリッチ状態とに周期的に変動している排ガスが、前記規定温度（１５０℃）未満のときに前記ＨＣ吸着触媒１３を通過すると、当該排ガス中のＨＣが当該ＨＣ吸着触媒１３に吸着されて当該排ガス中から除かれるため、当該ＨＣ吸着触媒１３を通過した排ガスは、当該ＨＣ吸着触媒１３を通過する前の排ガスの状態に関わらず、酸素が過剰（ＨＣが不足）なリーン状態となる（図３（ｂ）参照）。
【００２５】
本実施形態に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置は、このようなＨＣ吸着触媒１３の特性に着目してなされたものであり、具体的には、以下の通りである。
【００２６】
前記ＥＣＵ３０は、前記第二の酸素センサ２２で検出される空燃比と前記第三の酸素センサ２３で検出される空燃比とを比較（Ｓ５）、すなわち、前記規定温度（１５０℃）未満のときにＨＣ吸着触媒１３を通過する前と後との排ガス中の空燃比を比較し、ＨＣ吸着触媒１３を通過する前の排ガスの空燃比よりも、ＨＣ吸着触媒１３を通過した後の排ガスの空燃比がリーン状態のときの時間（ＨＣ吸着触媒１３のＨＣ吸着量）を求め（Ｓ６）、ＨＣ吸着触媒１３の正常時のＨＣ吸着性能から予め定められている判定マップに基づいて、上記時間が規定値以上であるか否かを判断し（Ｓ７）、規定値以上である場合には、ＨＣ吸着触媒１３が正常であると判断して警告灯３１を消灯させ（Ｓ８）、規定値よりも小さい場合には、ＨＣ吸着触媒１３が劣化していると判断して警告灯３１を点灯させる（Ｓ９）。
【００２７】
他方、前記ステップＳ４において、排ガス浄化触媒装置１０のＨＣ吸着触媒１３が前記規定温度（１５０℃）以上であると、上記ＥＣＵ３０は、例えば、前記特許文献１等で提案されているような、前記第二の酸素センサ２２で検出される空燃比と前記第三の酸素センサ２３で検出される空燃比とを比較することにより、ＨＣ吸着触媒１３の酸化性能に基づく劣化の有無を判定する（Ｓ１０）。
【００２８】
つまり、本実施形態は、低温時（ＨＣ吸着時）にＨＣ吸着触媒１３を通過する排ガス中のＨＣの変化量に基づいて当該ＨＣ吸着触媒１３の劣化の有無を判定するようにしたのである。
【００２９】
このため、ＨＣセンサ等のような高価な特殊部材を使用することなく、酸素センサ２１〜２３等のような安価な汎用部材を用いても、ＨＣ吸着触媒１３の劣化の有無を運転開始時等の低温時にＨＣの吸着状態を監視して判定することが簡単に実施できる。
【００３０】
したがって、本実施形態に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置によれば、運転開始時等の低温時でも、ＨＣ吸着触媒の劣化の有無を低コストで簡単に高い信頼性で判定することができる。
【００３１】
また、定常運転時等の高温時には、ＨＣ吸着触媒１３の酸化性能に基づく劣化の有無を判定するので、当該ＨＣ吸着触媒１３の劣化を常時判定することができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、前記空燃比検出手段に酸素センサ２１〜２３を適用したが、他の実施形態として、前記空燃比検出手段に空燃比（Ａ／Ｆ）センサを適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置は、自動車等の内燃機関からの排ガスの浄化を行うＨＣ吸着触媒の劣化の有無の判定を、運転開始時等の低温時でも低コストで簡単に実施することができるので、自動車産業等において極めて有益に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置の実施形態の劣化判定に係るフロー図である。
【図３】本発明に係る排ガス浄化触媒の劣化判定装置の劣化判定の原理説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  排ガス浄化触媒器
１１  ケーシング
１２  三元触媒
１３  ＨＣ（未燃成分）吸着触媒
２１  第一の酸素センサ
２２  第二の酸素センサ
２３  第三の酸素センサ
２４  温度センサ
３０  電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
３１  警告灯
１００  エンジン
１０１  排気通路
【図１】
2006016974.tif 000003
【図２】
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【図３】
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