(57)【要約】【課題】コストの増大を抑制し、安全性を向上させると共に、外観の見栄えを良好にすること。【解決手段】触媒劣化判定装置Ｓは、排気ガスを外部に排気する排気管１６に設けられた触媒２３の内部において、排気ガスの流れる方向に沿って延在して設けられ、排気ガスの流れる方向の上流側と下流側とにおいて触媒２３の内部中心に向かって突設される突設部１９及び突設部２０を備える熱伝導部材１８と、突設部１９の内部に設けられる温度センサー２１及び突設部２０の内部に設けられる温度センサー２２と、温度センサー２１及び温度センサー２２により検出した温度に基づいて触媒２３の劣化を判定する判定回路１０４と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスの浄化を行う触媒の劣化を判定する触媒劣化判定装置であって、
前記排気ガスを外部に排気する排気管に設けられた前記触媒の内部において、前記排気ガスの流れる方向に沿って延在して設けられ、前記流れる方向の上流側と下流側とにおいて前記触媒の内部中心に向かって突設される突設部を備える熱伝導部材と、
前記突設部の各々の内部に設けられる温度センサーと、
前記温度センサーにより検出した温度に基づいて前記触媒の劣化を判定する判定部と、
を有することを特徴とする触媒劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの浄化を行う触媒の劣化を判定する触媒劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから排出される排気ガスを排気する排気管に触媒コンバータを設け、触媒コンバータ内の触媒により排気ガスを浄化する車両が従来から知られている。かかる車両としては、触媒の劣化による排気ガスの浄化機能の低下を判定する触媒劣化判定装置を設けるものが存在している。
【０００３】
特許文献１は、触媒劣化判定装置に関し、排気管に設けた排気浄化装置の入口側と出口側とに温度センサーを設け、入口側の温度センサーで検出した温度と出口側の温度センサーで検出した温度との比較結果に応じて、触媒の劣化を判定する構成を開示する。
【０００４】
また、特許文献２は、触媒劣化判定装置に関し、触媒の上流側と下流側とにおける空燃比を検出する酸素センサーを設け、上流側及び下流側の酸素センサーからの信号を相関法等を用いて比較することにより、触媒の劣化を判定する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５０−６０６１６号公報
【特許文献２】特開平５−１７１９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２によれば、温度センサー又は酸素センサーが排気管から外部に突出しているため、自動二輪車等のように排気管が外部に露出している車両では、温度センサー又は酸素センサーに衣服等を引っ掛ける恐れもあることから安全性の面で懸念を生じると共に、外観の見栄えがよくないという課題を有する。また、特許文献２によれば、温度センサーよりも高価な酸素センサーを、触媒の上流側と下流側とに設けるので、コストの増加を招くという課題を有する。
【０００７】
本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、温度センサーを用いて触媒の劣化を判定すると共に、温度センサーを外部に突出させないようにすることにより、コストの増大を抑制することができ、安全性を向上させることができると共に、外観の見栄えを良好にすることができる触媒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】
【０００８】
以上の目的を達成するべく、本発明の第１の局面における触媒劣化判定装置は、内燃機関から排出される排気ガスの浄化を行う触媒の劣化を判定する触媒劣化判定装置であって、前記排気ガスを外部に排気する排気管に設けられた前記触媒の内部において、前記排気ガスの流れる方向に沿って延在して設けられ、前記流れる方向の上流側と下流側とにおいて前記触媒の内部中心に向かって突設される突設部を備える熱伝導部材と、前記突設部の各々の内部に設けられる温度センサーと、前記温度センサーにより検出した温度に基づいて前記触媒の劣化を判定する判定部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の局面における構成によれば、内燃機関から排出される排気ガスの浄化を行う触媒の劣化を判定する触媒劣化判定装置であって、前記排気ガスを外部に排気する排気管に設けられた前記触媒の内部において、前記排気ガスの流れる方向に沿って延在して設けられ、前記流れる方向の上流側と下流側とにおいて前記触媒の内部中心に向かって突設される突設部を備える熱伝導部材と、前記突設部の各々の内部に設けられる温度センサーと、前記温度センサーにより検出した温度に基づいて前記触媒の劣化を判定する判定部と、を有することで、温度センサーを用いて触媒の劣化を判定すると共に、温度センサーを外部に突出させないようにすることにより、コストの増大を抑制することができ、安全性を向上させることができると共に、外観の見栄えを良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る触媒劣化判定装置の構成及びエンジンの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態に係る触媒劣化判定装置及びこの触媒劣化判定装置が接続するエンジンにつき、詳細に説明する。
【００１２】
＜エンジンの構成＞
図１を参照して、本発明の実施形態におけるエンジン１の構成について、詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る触媒劣化判定装置の構成及びエンジンの構成を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、エンジン１は、図示を省略する車両等の移動体に搭載されたガソリンエンジン等の内燃機関である。
【００１５】
シリンダブロック２の内部には、ピストン４が配置されている。ピストン４は、コンロッド５を介してクランク６に接続されている。かかるクランク６の近傍には、クランク角センサー７が設けられている。クランク角センサー７は、クランク６の回転角度を検出し、その検出値を電圧信号としてエンジン制御部１０１に出力する。
【００１６】
シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド８が装着されている。ピストン４とシリンダヘッド８との間の空間は燃焼室９を画成している。
【００１７】
シリンダヘッド８には、燃焼室９内の混合気に点火する点火プラグ１０が設けられている。かかる点火プラグ１０の点火動作は、エンジン制御部１０１が図示を省略する点火コイルへの通電を制御することによって制御される。
【００１８】
また、シリンダヘッド８には、燃焼室９と連通する吸気管１１が装着されている。燃焼室９と吸気管１１との接続部には吸気バルブ１２が設けられている。吸気管１１には、その内部にエンジン制御部１０１の制御により燃料を噴射するインジェクタ１３が設けられている。また、吸気管１１には、インジェクタ１３の上流側に、エンジン制御部１０１の制御により開閉して燃焼室９に対する外気の流入量を調整するスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４の近傍には、スロットル開度センサー１５が設けられている。スロットル開度センサー１５は、スロットルバルブ１４の開度を検出し、その検出値を電圧信号としてエンジン制御部１０１に出力する。
【００１９】
また、シリンダヘッド８には、燃焼室９と連通する排気管１６が装着されている。燃焼室９と排気管１６との接続部には排気バルブ１７が設けられている。排気管１６は、排気バルブ１７が開いた際に、燃焼室９で生じた排気ガスを外部に排気する。
【００２０】
ここで、電子制御装置１００は、エンジン制御部１０１と、増幅器１０２と、増幅器１０３と、判定回路１０４と、を備えている。電子制御装置１００は、典型的にはマイクロコンピュータを備えて演算処理を行うＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）として構成され、車両等の移動体に搭載されて図示を省略するバッテリーから電力を供給されて動作する。
【００２１】
＜触媒劣化判定装置の構成＞
次に、更に図１を参照して、本発明の実施形態に係る触媒劣化判定装置Ｓの構成について、詳細に説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態における触媒劣化判定装置Ｓは、図示を省略する車両、典型的には自動二輪車に搭載され、エンジン１から排出される排気ガスの浄化を行う触媒２３の劣化を判定する。
【００２３】
触媒２３は、排気管１６の内部に設けられており、典型的には排気管１６に溶接されている。
【００２４】
触媒劣化判定装置Ｓは、熱伝導部材１８と、温度センサー２１と、温度センサー２２と、増幅器１０２と、増幅器１０３と、判定回路１０４と、を有している。
【００２５】
熱伝導性部材１８は、良好な熱伝導性を有する材料により形成されている。熱伝導部材１８は、排気管１６に設けられた触媒２３の内部において、燃焼室９から外部に向かって流れる排気ガスの流れる方向に沿って延在して設けられている。熱伝導部材１８には、排気ガスの流れる方向の上流側において触媒２３の内部中心に向かって突設される突設部２０と、排気ガスの流れる方向の下流側において触媒２３の内部中心に向かって突設される突設部１９と、が設けられている。熱伝導部材１８の突設部１９と突設部２０との間は、突設部１９及び突設部２０に比べて、厚みが薄くなっている。突設部１９は、熱伝導部材１８の延在方向において一方の端部側である下流側に設けられている。突設部２０は、熱伝導部材１８の延在方向において他方の端部側である上流側に設けられている。突設部１９及び突設部２０は、排気ガスの流れる方向に直交する方向であって触媒２３の内部中心まで突出している。
【００２６】
温度センサー１９は、熱伝導部材１８から外部に突出しないように、熱伝導部材１８の突設部１９の内部に設けられると共に、触媒２３の外周近傍に設けられている。温度センサー１９は、典型的にはサーミスタである。
【００２７】
温度センサー２０は、熱伝導部材１８から外部に突出しないように、熱伝導部材１８の突設部２０の内部に設けられると共に、触媒２３の外周近傍に設けられている。温度センサー２０は、典型的にはサーミスタである。
【００２８】
増幅器１０２は、温度センサー２２と判定回路１０４との間に直列に接続され、温度センサー２２からの電気信号を増幅して判定回路１０４に出力する。
【００２９】
増幅器１０３は、温度センサー２１と判定回路１０４との間に直列に接続され、温度センサー２１からの電気信号を増幅して判定回路１０４に出力する。
【００３０】
判定回路１０４は、増幅器１０２から入力した増幅された電気信号と、増幅器１０３から入力した増幅された電気信号と、の比較に応じて、触媒２３の劣化を判定する。判定回路１０４は、触媒２３が劣化していると判定した際に警告灯１０５を点灯又は点滅させる制御を行う。
【００３１】
＜触媒劣化判定装置の動作＞
次に、更に図１を参照して、本発明の実施形態における触媒劣化判定装置Ｓの動作について、詳細に説明する。
【００３２】
触媒２３では、触媒２３が劣化していない場合、エンジン１の燃焼室９から排出された排気ガスが触媒１３を通過する際の触媒２３における酸化還元反応の反応熱により、排気ガスの流れる方向の上流側よりも下流側の温度が高くなる。これより、温度センサー２１で検出した温度は、温度センサー２２で検出した温度よりも高くなる。
【００３３】
一方、触媒２３では、触媒２３が劣化している場合、排気ガスの流れる方向の上流側と下流側との温度差が小さくなるか、又は、排気ガスの流れる方向の下流側よりも上流側の温度が高くなる。これより、温度センサー２１で検出した温度は、温度センサー２２で検出した温度以下になる。
【００３４】
温度センサー２１は突設部１９の内部に設けられると共に、温度センサー２２は突設部２０の内部に設けられるため、温度センサー２１及び温度センサー２２により触媒２３の中心部の温度を測定することができる。
【００３５】
判定回路１０４は、増幅器１０２から入力した電気信号が示す温度センサー２２で検出した温度と、増幅器１０３から入力した電気信号が示す温度センサー２１で検出した温度と、を比較する。判定回路１０４は、かかる比較の結果、温度センサー２１で検出した温度が、温度センサー２２で検出した温度よりも高い場合、触媒２３は劣化していないものと判定する。判定回路１０４は、温度センサー２１で検出した温度が、温度センサー２２で検出した温度以下の場合、触媒２３が劣化しているものと判定する。
【００３６】
判定回路１０４は、触媒２３が劣化しているものと判定した場合に、警報灯１０５を点灯又は点滅する。
【００３７】
警報灯１０５は、点灯又は点滅することにより、触媒２３を交換する必要があることを報知する。
【００３８】
以上の本実施形態の構成によれば、排気ガスを外部に排気する排気管１６に設けられた触媒２３の内部において、排気ガスの流れる方向に沿って延在して設けられ、排気ガスの流れる方向の上流側と下流側とにおいて触媒２３の内部中心に向かって突設される突設部１９及び突設部２０を備える熱伝導部材１８と、突設部１９の内部に設けられる温度センサー２１及び突設部２０の内部に設けられる温度センサー２２と、温度センサー２１及び温度センサー２２により検出した温度に基づいて触媒２３の劣化を判定する判定回路１０４と、を有することで、温度センサーを用いて触媒の劣化を判定すると共に、温度センサーを外部に突出させないようにすることにより、コストの増大を抑制することができ、安全性を向上させることができると共に、外観の見栄えを良好にすることができる。
【００３９】
また、本実施形態の構成によれば、温度センサー２１及び温度センサー２２を、良好な熱伝導性を有する熱伝導部材１８の内部に設けるので、触媒２３で生じた反応熱を効率よく検出することができる。
【００４０】
また、本実施形態の構成によれば、熱伝導部材１８の突設部１９と突設部２０との間を厚みを薄く構成することにより、熱伝導部材１８における突設部１９と突設部２０との間を伝導する熱を遮断するので、温度センサー２１及び温度センサー２２で正確な温度を検出することができ、誤判定のない触媒劣化判定装置を提供することができる。
【００４１】
また、本実施形態の構成によれば、温度センサー２１を突設部１９の内部に設けると共に温度センサー２２を突設部２０の内部に設けて排気管１６から外部に突出しないようにするので、温度センサー２１及び温度センサー２２を車体側に向けて配置する等の面倒な作業を不要にして、車両の組み立て性を向上させることができる。
【００４２】
また、本実施形態の構成によれば、温度センサー２１及び温度センサー２２を用いて触媒２３内の温度を測定するため、触媒劣化判定装置Ｓを安価に構成することができ、電子制御装置１００における温度センサー２１及び温度センサー２２からの信号を読み込む際の処理負荷を低減することができると共に、酸素センサーを用いる場合に比べて触媒の劣化を容易に判定することができる。
【００４３】
また、本実施形態の構成によれば、触媒２３が排気管１６に溶接されている場合、熱伝導部材１８を触媒２３に容易に設けることができる。
【００４４】
＜変形例＞
上記実施形態では、温度センサー２１及び温度センサー２２の出力を電子制御装置１００に各々入力する構成にしたが、車載バッテリー等から電源電圧を供給されるサーミスタ等の温度センサー２１及び温度センサー２２を直列に接続して分圧回路を構成し、温度センサー２１と温度センサー２２との間からの分圧信号を電子制御装置１００に読み込ませるようにしてもよい。なお、この場合、温度センサー２１と温度センサー２２とは、同一特性のものを使用する。
【００４５】
この場合、分圧信号の電圧Ｖ２は、（１）式のようになる。
Ｖ２＝（（Ｒｂ）／（Ｒａ＋Ｒｂ））×Ｖ１            （１）
ただし、Ｖ１：電源電圧
Ｒａ：温度センサー２１の抵抗
Ｒｂ：温度センサー２２の抵抗
【００４６】
電子制御装置１００は、（１）式より求めた電圧Ｖ２が（Ｖ１）／２の場合に温度センサー２１と温度センサー２２とに温度差が無いため触媒２３が劣化しているものと判定する。また、電子制御装置１００は、（１）式より求めた電圧Ｖ２が（Ｖ１）／２より小さい場合において、温度センサー２１及び温度センサー２２が正の温度特性を有する場合に触媒２３は劣化していないものと判定し、温度センサー２１及び温度センサー２２が負の温度特性を有する場合に触媒２３が劣化しているものと判定する。更に、電子制御装置１００は、（１）式より求めた電圧Ｖ２が（Ｖ１）／２より大きい場合において、温度センサー２１及び温度センサー２２が正の温度特性を有する場合に触媒２３は劣化しているものと判定し、温度センサー２１及び温度センサー２２が負の温度特性を有する場合に触媒２３が劣化していないものと判定する。
【００４７】
なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【００４８】
具体的には、上記実施形態において、排気ガスの流れる方向の上流側及び下流側の各々に２つの温度センサーを設けたが、排気ガスの流れる方向の上流側、中流側及び下流側の各々に３つの温度センサーを設けてもよいし、２以上の任意の数の温度センサーを設けることができる。この場合、熱伝導部材の温度センサーを設ける箇所には、突設部を設ける。３つ以上の温度センサーにより触媒内の温度を検出した際には、各検出値又は各検出値の近傍を通る直線の傾きである温度勾配を算出し、算出した温度勾配に応じて触媒の劣化を判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明においては、温度センサーを用いて触媒の劣化を判定すると共に、温度センサーを外部に突出させないようにすることにより、コストの増大を抑制することができ、安全性を向上させることができると共に、外観の見栄えを良好にすることができる触媒劣化判定装置を提供することができ、その汎用普遍的な性格から自動二輪車等の触媒劣化判定装置に広範に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００５０】
１…エンジン
８…シリンダヘッド
９…燃焼室
１０…点火プラグ
１１…吸気管
１２…吸気バルブ
１３…インジェクタ
１４…スロットルバルブ
１５…スロットル開度センサー
１６…排気管
１７…排気バルブ
１８…熱伝導部材
１９…突設部
２０…突設部
２１…温度センサー
２２…温度センサー
１００…電子制御装置
１０１…エンジン制御部
１０２…増幅器
１０３…増幅器
１０４…判定回路
１０５…警報灯
Ｓ…触媒劣化判定装置
【図１】
2016160874.tif 000003