(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリン自動車の排気ライン（１）に設置された触媒コンバータ（３）の性能を、その上流側及び下流側のそれぞれにおいて前記排気ライン（１）中に配置した２個の酸素プローブ（５，６）を用いて診断する方法であって、エンジンを一定時間安定化した後、より多くのガソリンを供給する操作を含む刺激により、連続する複数の高濃度型スロット状信号が生じるように前記２個の酸素プローブ（５，６）に刺激を与える工程を含む方法において、前記２個の酸素プローブ（５，６）からの信号（７，１６）を解析し、下流側酸素プローブ（６）の信号（１６）を閾値と対比することにより、前記触媒コンバータ（３）の有効寿命の前期における受動的診断を行い、その後、前記触媒コンバータ（３）の有効寿命の後期において、前記２個の酸素プローブ（５，６）及び診断用プログラマブルコントローラを用いて前記触媒コンバータ（３）の酸素貯蔵容量を測定することにより、前記触媒コンバータ（３）の性能を介入的に診断する工程を含み、前記受動的診断から前記介入的診断への移行は、前記２個の酸素プローブ（５，６）による２つの信号（７，１６）間の時間差が、その閾値と対比されるように、予め設定されており、前記時間差は、前記２個の酸素プローブ（５，６）による２つの正弦曲線状信号間の時間差であることを特徴とする触媒コンバータの性能診断方法。
【請求項２】
前記２つの信号（７，１６）は、前記エンジンへの操作により前記２個の酸素プローブ（５，６）に刺激を与えたときに前記高濃度型スロット状信号として現れることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータの性能診断方法。
【請求項３】
汚染ガスの排出レベルがその施行基準を満たすように、前記移行時の閾値が決定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒コンバータの性能診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリン自動車用触媒コンバータに関し、具体的には、このようなコンバータのオンボード診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒コンバータは、自動車の排気ラインにおいて、消音器の上流に取り付けられる部材である。これは、汚染ガス（炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等）の排出を減らすために設計されたフィルタである。具体的には、それは、内部に触媒がコーティングされ、排気ガスが通過する複数の流路が設けられたセラミックブロックを備えている。
【０００３】
従来、各国政府、特にヨーロッパ連合の各国政府は、効率を高めた触媒コンバータを搭載すること、及び経年劣化したコンバータの性能を診断するオンボード診断サービスを提供することを、メーカーに強制するという規定を制定している。
【０００４】
当初提案された診断方法は、受動的方法と呼ばれ、介入せずに観測する方法であった。この目的のために、排気管内の触媒コンバータの上流及び下流のそれぞれに配置された２個の酸素プローブを備えたシステムを用いている。実際には、下流側プローブからの信号のみを観測する。酸素プローブにより、排気ガス中の酸素イオン濃度の変動により生じる電圧を測定する。上流側プローブからの信号は、エンジンに供給された混合物に応じた濃度を反映し、リッチ相とリーン相の変化により振幅する正弦曲線状である。この変化により、触媒コンバータによる排気ガスを最適に転化することができる。
【０００５】
コンバータの初期使用時、下流側プローブからの信号は実質的に平坦である。触媒コンバータの劣化に伴い、下流側プローブからの信号は、次第に変化して増大し、正弦曲線状となる。触媒コンバータの有効寿命の末期においては、触媒はもはや作用せず、下流側プローブからの触媒後の信号は、最終的に上流側プローブからのものと一致し、２個のプローブ間をガスが通過するのに要する時間だけ変移することとなる。
【０００６】
診断においては、診断されるコンバータの触媒後の信号と、指標とする触媒コンバータの触媒後の信号とを対比する。
【０００７】
基準が変わるたびに、より低い検出閾値が課される。
【０００８】
受動的診断方法は、現在の検出基準を満たすのに十分な精度を有していない。基準の変更に従って診断も変化し、受動的診断方法は使用されなくなり、介入的方法と呼ばれる方法に置き換わることとなる。
【０００９】
介入的方法によれば、上流側及び下流側の２個の酸素プローブを使用し続けている間、これらからの信号が対比され、エンジン操作へのアクションが行われ、連続する複数の高濃度スロットを生じさせる酸素プローブへの刺激による介入的な修正が加えられる。各刺激においては、例えば３秒間、エンジンを一定時間安定化した後、より多くのガソリンを供給する。介入的診断は、酸素貯蔵容量（OSC）の測定に基づいている。通常のエンジンスピードでは、比：
0005658163.tif 000002
は１である。
【００１０】
図２に示すように、引き起こされた刺激による上流側プローブからの信号Saは、Cr比が１より大きい場合の第１のリーンスロット（空気過剰）と、Cr比が１未満である場合の第２のリッチスロット（燃料過剰）とからなる２重の高濃度スロットを有する。触媒コンバータが新しい時、触媒後の信号Spは、Δt(n)分の時間差を伴う以外、上流側の信号Saと実質的に一致する２重の高濃度スロットを再現する。
【００１１】
触媒コンバータの有効寿命の末期では、触媒後の信号における高濃度スロット以外の部分もまた正弦曲線状となり、実質的に上流側の信号Saと一致し、また刺激は、Δt(n)より著しく短いΔt(v)の時間分変位している以外、上流側の信号Saと実質的に一致する２重のスロットとして、触媒後の信号Sp中に反映される（図３）。
【００１２】
信号Sa及びSpの曲線の正弦曲線部分を対比する方法とは異なり、２重のスロットの諸特徴は、診断用プログラマブルコントローラのソフトウェアにより完全に制御することができる。そのため、介入的診断は、受動的診断より著しく高い精度が得られる。Δt(n)が低い閾値に到達すると、警告が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
出願人は、介入的診断の矛盾面を認識した上で、本発明を提案するものである。触媒コンバータの機能は、汚染ガスの排出を減らすことにある。しかし、介入的診断による刺激は、リッチ相及びリーン相を用いるので、触媒コンバータの状態に関わらず、汚染の原因となる。主にコンバータが新しく、汚染を除去できる状態の時、そのような矛盾は一層顕在化する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
従って、出願人は、高まる精度への要求に対して挑み、立ち返って、触媒コンバータの有効寿命の第１の期間において受動的診断を行い、その後、基準の要件を満たすために、汚染に関わる最も重要な期間である触媒コンバータの有効寿命の第２の期間において、介入的診断に移行することを提案するものである。
【００１５】
基準は厳しさを増し、メーカーは効果的な触媒コンバータを、少なくとも一定の期間市販しなければならないという事実に対処すべく、出願人は、最終的に率直で実用的な決断をし、上記のような矛盾面を含み、かつ大胆にも時代遅れの工程を含む本発明に想到した。このことは進歩性の根拠となるものである。
【００１６】
よって、本発明は、ガソリン自動車の排気ラインに設置された触媒コンバータの性能を診断する方法であって、コンバータの上流側及び下流側のそれぞれにおいて、排気ライン中に２個の酸素プローブを配置し、これらからの信号を解析し、下流側プローブの信号を閾値と対比することにより、コンバータの有効寿命の前期における受動的診断を行い、その後、コンバータの有効寿命の後期において、２個のプローブ及び診断用プログラマブルコントローラを用いて、コンバータの酸素貯蔵容量を測定することにより、コンバータの性能の介入的診断を行う方法に関する。
【００１７】
受動的診断から介入的診断への移行は、２個の酸素プローブによる２つの信号間の時間差が、その閾値と対比されるように、予め設定されており、その時間差は、２個の酸素プローブによる２つの正弦曲線状信号間の時間差である。閾値は規格化されていないので、自由に決定してよい。
【００１８】
好ましくは、汚染ガスの排出レベルが、ユーロ５のような施行基準の排出レベルを満たすように、移行時の閾値が決定されるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】自動車の排気ラインを示す概略図である。
【図２】新しい触媒コンバータについて酸素プローブで検出した信号を示すグラフであり、(a)及び(b)は、触媒の前及び後の酸素プローブで検出した信号をそれぞれ示す。
【図３】劣化した触媒コンバータについて酸素プローブで検出した信号を示すグラフであり、(a)及び(b)は、触媒の前及び後の酸素プローブで検出した信号をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、ガソリン自動車用エンジンの排気ラインを概略的に示す。自動車の排気ライン１は、管２に設けられた触媒コンバータ３と、その下流に設けられた消音器４とを備えている。管２には、２個の酸素プローブ５，６が、触媒コンバータ３の上流側(5)及び下流側(6)のそれぞれに配置されている。下流側プローブ６(Sp)は触媒後のプローブであり、上流側プローブ５(Sa)は触媒前のプローブである。図２は、実質的に新しい触媒コンバータについて、プローブで検出した信号Sa及びSpを示す。図２に示すように、触媒前のプローブ５からの信号Saは、介入的診断フェーズにある。刺激の前、信号はリッチ状態及びリーン状態の変化を示す通常の正弦曲線７を描いている。刺激８は、高い状態のスロット９、及び引き続く低い状態のスロット10で表されている。刺激の後、曲線は再び正弦曲線を描いている。図２b中、触媒後のプローブ６からの信号Spの曲線16は、刺激11の前後で、実質的に平坦である。触媒後のプローブ６からの刺激11のスロットは、プローブ５からの信号のものと実質的に同じであるが、Δt(n)分変位している。図3a，3bは、触媒コンバータ３が既に劣化したときの、２個のプローブ５，６からの信号Sa，Spを示す。
【００２１】
これらの図の曲線は、図2a，2bのものと、以下の点で異なっている。
1) 刺激の前後で、触媒後のプローブ６からの信号の曲線は、触媒前のプローブ５からの信号の曲線のものと実質的に一致する正弦曲線である。
2) プローブ６からの信号の曲線12の刺激スロット13は、Δt(n)より著しく短いΔt(v)分、プローブ５からの信号の曲線14のものに対して変位している。
【符号の説明】
【００２２】
１  排気ライン
２  管
３  触媒コンバータ
４  消音器
５，６  酸素プローブ
７，12，14，16  曲線
８，11，13，15  刺激
９，10  スロット
Sa，Sp  信号
【図１】
0005658163.tif 000003
【図２ａ−２ｂ】
0005658163.tif 000004
【図３ａ−３ｂ】
0005658163.tif 000005