JP3247720B2 - 触媒の老化状態を判定する方法及び装置 - Google Patents
触媒の老化状態を判定する方法及び装置Info
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ラムダ閉ループ制御さ
れる内燃機関の排ガスが供給される触媒の老化状態を判
定する方法及び装置に関するものである。
れる内燃機関の排ガスが供給される触媒の老化状態を判
定する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】触媒の後方に配置されたラムダセンサの
信号を用いて触媒の老化状態を判定できることは、以前
から知られている。触媒がほとんど老化していない場合
には、酸素を貯蔵する良好な貯蔵能力を有し、それによ
ってラムダ閉ループ制御の希薄モードにおいては酸素を
蓄えて１の値を維持し、濃厚モードにおいては酸素を再
び放出する。それによって触媒の出口側では連続的に１
のラムダ値が測定される。しかし触媒の老化状態が進む
につれて貯蔵能力が減少し、それによって上述の希薄モ
ードにおいてそこに発生する酸素全体を吸収することが
できなくなる。それによって希薄モードにおいて所定の
時間が経つと触媒から出てくる排ガスに酸素が含まれる
ようになり、その結果後方に配置されているラムダセン
サが希薄信号を出力する。
信号を用いて触媒の老化状態を判定できることは、以前
から知られている。触媒がほとんど老化していない場合
には、酸素を貯蔵する良好な貯蔵能力を有し、それによ
ってラムダ閉ループ制御の希薄モードにおいては酸素を
蓄えて１の値を維持し、濃厚モードにおいては酸素を再
び放出する。それによって触媒の出口側では連続的に１
のラムダ値が測定される。しかし触媒の老化状態が進む
につれて貯蔵能力が減少し、それによって上述の希薄モ
ードにおいてそこに発生する酸素全体を吸収することが
できなくなる。それによって希薄モードにおいて所定の
時間が経つと触媒から出てくる排ガスに酸素が含まれる
ようになり、その結果後方に配置されているラムダセン
サが希薄信号を出力する。
【０００３】反対に濃厚モードにおいては、発生する酸
化すべき有害ガス成分の全量を変換するに十分な酸素が
得られず、それによって濃厚モードにおいて所定時間後
酸化すべき成分が触媒の後方のラムダセンサによって検
出されることになる。閉ループ制御に起因する触媒前方
のラムダセンサの信号波形に従って、触媒後方で測定さ
れるラムダ値信号の振幅は、酸素貯蔵部が過剰になりあ
るいは空になる時点に関係する。この時点が早いほど、
触媒の後方で測定された信号の振幅は大きくなる（この
時点が過度に早すぎないことを前提として）。したがっ
て触媒の後方の信号の振幅は貯蔵能力、従って触媒の老
化状態を示す尺度となる。
化すべき有害ガス成分の全量を変換するに十分な酸素が
得られず、それによって濃厚モードにおいて所定時間後
酸化すべき成分が触媒の後方のラムダセンサによって検
出されることになる。閉ループ制御に起因する触媒前方
のラムダセンサの信号波形に従って、触媒後方で測定さ
れるラムダ値信号の振幅は、酸素貯蔵部が過剰になりあ
るいは空になる時点に関係する。この時点が早いほど、
触媒の後方で測定された信号の振幅は大きくなる（この
時点が過度に早すぎないことを前提として）。したがっ
て触媒の後方の信号の振幅は貯蔵能力、従って触媒の老
化状態を示す尺度となる。
【０００４】上述の振幅は触媒の貯蔵能力に関係するだ
けでなく、触媒の前方で測定されたラムダ値信号の振幅
にも関係する。この影響を補償するために、触媒の前後
で測定されたラムダ値を互いに関係させることが知られ
ている。それについてはＤＥ−Ａ−２３０４６２２（Ｕ
Ｓ−Ａ−３９６２８６６）に、上述の両信号の差を形成
して、その差がしきい値より下がった場合には警告信号
を出力することが記載されている。それに対してＤＥ−
Ａ−３５００５９４には、上述の２つの信号の比を形成
して、その比の平均値を用いて老化状態を判断すること
が記載されている。
けでなく、触媒の前方で測定されたラムダ値信号の振幅
にも関係する。この影響を補償するために、触媒の前後
で測定されたラムダ値を互いに関係させることが知られ
ている。それについてはＤＥ−Ａ−２３０４６２２（Ｕ
Ｓ−Ａ−３９６２８６６）に、上述の両信号の差を形成
して、その差がしきい値より下がった場合には警告信号
を出力することが記載されている。それに対してＤＥ−
Ａ−３５００５９４には、上述の２つの信号の比を形成
して、その比の平均値を用いて老化状態を判断すること
が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の補正方法にもか
かわらず、従来では実際には特に選択された運転状態に
おいてしか、上述の方法で触媒の老化状態を判定するこ
とはできない。その理由は、上述の触媒の貯蔵特性から
容易に理解することができる。例えばある運転状態にお
いて正確にラムダ値１に閉ループ制御されるのではな
く、濃厚な値に制御が行われる場合には、濃厚モードに
比べて希薄モードが短い場合が多い。そうなると場合に
よっては希薄モードでは本来触媒が貯蔵できるだけの量
の酸素が貯蔵されない。それによって濃厚モードでは、
触媒の後方で測定されたラムダ値信号の振幅が非常に大
きくなってしまう。希薄モードが他の理由、例えば制御
周波数の変化あるいは非定常工程によって短縮された場
合にも、同様な現象が発生する。
かわらず、従来では実際には特に選択された運転状態に
おいてしか、上述の方法で触媒の老化状態を判定するこ
とはできない。その理由は、上述の触媒の貯蔵特性から
容易に理解することができる。例えばある運転状態にお
いて正確にラムダ値１に閉ループ制御されるのではな
く、濃厚な値に制御が行われる場合には、濃厚モードに
比べて希薄モードが短い場合が多い。そうなると場合に
よっては希薄モードでは本来触媒が貯蔵できるだけの量
の酸素が貯蔵されない。それによって濃厚モードでは、
触媒の後方で測定されたラムダ値信号の振幅が非常に大
きくなってしまう。希薄モードが他の理由、例えば制御
周波数の変化あるいは非定常工程によって短縮された場
合にも、同様な現象が発生する。
【０００６】従って本発明の課題は、触媒の老化状態の
計算に及ぼす運転状態の影響を可能な限り少なくした触
媒の老化状態を判定する方法及び装置を提供することで
ある。
計算に及ぼす運転状態の影響を可能な限り少なくした触
媒の老化状態を判定する方法及び装置を提供することで
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ラムダ閉ループ制御され
る内燃機関の排ガスが供給される触媒の老化状態を判定
する本発明方法においては、以下の処理が行われる。
る内燃機関の排ガスが供給される触媒の老化状態を判定
する本発明方法においては、以下の処理が行われる。
【０００８】触媒の前後のラムダ値が測定され、触媒前
方のラムダ値が濃厚から希薄へあるいはその逆へ制御振
動する場合、触媒後方のラムダ値が対応する移行を示す
かどうかが調べられ、そうである場合には、触媒を流れ
るガス質量流量が検出され、ガス質量流量と触媒前方の
ラムダ値の積の時間積分が計算され、ガス質量流量と触
媒後方のラムダ値の積の時間積分が計算され、触媒の老
化状態を示す尺度として、前記両積分の差、あるいは前
記両積分の商、あるいは前記差と前記両積分のいずれか
との商が用いられる。
方のラムダ値が濃厚から希薄へあるいはその逆へ制御振
動する場合、触媒後方のラムダ値が対応する移行を示す
かどうかが調べられ、そうである場合には、触媒を流れ
るガス質量流量が検出され、ガス質量流量と触媒前方の
ラムダ値の積の時間積分が計算され、ガス質量流量と触
媒後方のラムダ値の積の時間積分が計算され、触媒の老
化状態を示す尺度として、前記両積分の差、あるいは前
記両積分の商、あるいは前記差と前記両積分のいずれか
との商が用いられる。
【０００９】一方、ラムダ閉ループ制御される内燃機関
の排ガスが供給される触媒の老化状態を判定する本発明
装置は次のような構成、即ち、触媒前方のラムダセンサ
と、触媒後方のラムダセンサと、内燃機関へ至る吸気管
の空気質量流量センサと、ガス質量流量と触媒の前方な
いし後方のラムダ値の積の時間積分を計算し、触媒の老
化状態を示す尺度として、両積分の差、あるいは両積分
の商、あるいは前記差と両積分のいずれかとの商を計算
するように構成された計算装置と、触媒前方のラムダ値
が濃厚から希薄あるいはその逆へ制御振動する場合、触
媒後方のラムダ値が対応する移行を示すかどうかを調
べ、そうである場合には計算装置を駆動して上述の計算
を行わせる判定装置とを有する。
の排ガスが供給される触媒の老化状態を判定する本発明
装置は次のような構成、即ち、触媒前方のラムダセンサ
と、触媒後方のラムダセンサと、内燃機関へ至る吸気管
の空気質量流量センサと、ガス質量流量と触媒の前方な
いし後方のラムダ値の積の時間積分を計算し、触媒の老
化状態を示す尺度として、両積分の差、あるいは両積分
の商、あるいは前記差と両積分のいずれかとの商を計算
するように構成された計算装置と、触媒前方のラムダ値
が濃厚から希薄あるいはその逆へ制御振動する場合、触
媒後方のラムダ値が対応する移行を示すかどうかを調
べ、そうである場合には計算装置を駆動して上述の計算
を行わせる判定装置とを有する。
【００１０】
【作用】本発明方法と本発明装置は、特に２つの点で従
来技術と異なっている。重要な違いは、触媒の老化状態
に対する計算が、触媒前方のラムダ値が制御振動する場
合に触媒が完全に酸素で満たされ、続いて再び完全に空
にされたか、あるいはその逆であることが確実になった
場合にのみ行われることである。それにより、例えば、
触媒前方のラムダ値が希薄から濃厚に変化した場合、触
媒後方のラムダ値は、老化状態に応じて希薄から「１」
を経て濃厚となり、触媒前方のラムダ値に対応する移行
特性を示すようになる。従って、請求項１と４の発明に
おいて、触媒前方のラムダ値が濃厚から希薄へあるいは
その逆へ制御振動する場合、触媒後方のラムダ値が対応
する移行を示すかどうかが調べられ、そうである場合に
は、触媒の貯蔵特性を判定するための正確な所定の関係
が得られているので、ガス質量流量とラムダ値の積の時
間積分を行なうようにしている。第２の重要な違いは、
ラムダ値の時間平均値のみを評価するのではなく、ガス
質量流量とラムダ値の積の時間積分を評価することであ
る。その基礎になっている認識は、ラムダ値が一定であ
る（希薄な）場合には、ガスが触媒を多く通過するほ
ど、それだけ早く触媒が酸素で満たされることである。
触媒が満たされた時点、従ってその出口側で測定したラ
ムダ値は入口側のラムダ値だけでなく、ガス質量流量に
も関係する。
来技術と異なっている。重要な違いは、触媒の老化状態
に対する計算が、触媒前方のラムダ値が制御振動する場
合に触媒が完全に酸素で満たされ、続いて再び完全に空
にされたか、あるいはその逆であることが確実になった
場合にのみ行われることである。それにより、例えば、
触媒前方のラムダ値が希薄から濃厚に変化した場合、触
媒後方のラムダ値は、老化状態に応じて希薄から「１」
を経て濃厚となり、触媒前方のラムダ値に対応する移行
特性を示すようになる。従って、請求項１と４の発明に
おいて、触媒前方のラムダ値が濃厚から希薄へあるいは
その逆へ制御振動する場合、触媒後方のラムダ値が対応
する移行を示すかどうかが調べられ、そうである場合に
は、触媒の貯蔵特性を判定するための正確な所定の関係
が得られているので、ガス質量流量とラムダ値の積の時
間積分を行なうようにしている。第２の重要な違いは、
ラムダ値の時間平均値のみを評価するのではなく、ガス
質量流量とラムダ値の積の時間積分を評価することであ
る。その基礎になっている認識は、ラムダ値が一定であ
る（希薄な）場合には、ガスが触媒を多く通過するほ
ど、それだけ早く触媒が酸素で満たされることである。
触媒が満たされた時点、従ってその出口側で測定したラ
ムダ値は入口側のラムダ値だけでなく、ガス質量流量に
も関係する。
【００１１】好ましくは、ガス質量流量と触媒前方のラ
ムダ値の時間積分の大きさが限界値を越えた場合には老
化状態の検出は行われない（請求項３）。それによっ
て、例えばエンジンブレーキ直後の評価は禁止される。
その場合にはむしろ次の濃厚モードを処理して、その後
に老化状態の計算が新たに行われる。燃料噴射のないエ
ンジンブレーキ状態においては、触媒の酸素貯蔵能力
は、通常のラムダ閉ループ制御の場合に発生するラムダ
値の場合の約１倍半から２倍になる。従って上述の条件
によって、特殊な運転状態が老化状態の判断を誤らせる
ことが回避される。
ムダ値の時間積分の大きさが限界値を越えた場合には老
化状態の検出は行われない（請求項３）。それによっ
て、例えばエンジンブレーキ直後の評価は禁止される。
その場合にはむしろ次の濃厚モードを処理して、その後
に老化状態の計算が新たに行われる。燃料噴射のないエ
ンジンブレーキ状態においては、触媒の酸素貯蔵能力
は、通常のラムダ閉ループ制御の場合に発生するラムダ
値の場合の約１倍半から２倍になる。従って上述の条件
によって、特殊な運転状態が老化状態の判断を誤らせる
ことが回避される。
【００１２】それぞれラムダ閉ループ制御される内燃機
関において、内燃機関の吸気管内の空気質量流量を検出
する装置が知られている。好ましくはこの装置は、触媒
を通過するガス質量流量の判定に使用される。これは、
ラムダ閉ループ制御される内燃機関においては燃料は空
気質量流量にほぼ比例して供給され、内燃機関の出口
側、従って触媒の入口側のガス質量流量は、流入する空
気質量流量にほぼ比例する（請求項２）。
関において、内燃機関の吸気管内の空気質量流量を検出
する装置が知られている。好ましくはこの装置は、触媒
を通過するガス質量流量の判定に使用される。これは、
ラムダ閉ループ制御される内燃機関においては燃料は空
気質量流量にほぼ比例して供給され、内燃機関の出口
側、従って触媒の入口側のガス質量流量は、流入する空
気質量流量にほぼ比例する（請求項２）。
【００１３】
【実施例】以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１４】図１には内燃機関１０、触媒１１、判定装
置１２及び計算装置１３が概略図示されている。内燃機
関１０の吸気管内には空気質量流量センサ１４が配置さ
れ、その空気質量流量信号ＬＭが計算装置１３に供給さ
れる。吸気管内の内燃機関１０と触媒１１の間におい
て、触媒の前方に前方ラムダセンサ１５.Ｖが配置さ
れ、一方触媒の出口には後方のラムダセンサ１５.Ｈが
設けられている。この両センサのラムダ値信号λ＿Ｖな
いしλ＿Ｈが判定装置１２と計算装置１３に供給され
る。計算装置は触媒１１の老化状態を示す尺度となる信
号ＡＺを出力する。
置１２及び計算装置１３が概略図示されている。内燃機
関１０の吸気管内には空気質量流量センサ１４が配置さ
れ、その空気質量流量信号ＬＭが計算装置１３に供給さ
れる。吸気管内の内燃機関１０と触媒１１の間におい
て、触媒の前方に前方ラムダセンサ１５.Ｖが配置さ
れ、一方触媒の出口には後方のラムダセンサ１５.Ｈが
設けられている。この両センサのラムダ値信号λ＿Ｖな
いしλ＿Ｈが判定装置１２と計算装置１３に供給され
る。計算装置は触媒１１の老化状態を示す尺度となる信
号ＡＺを出力する。
【００１５】図１にはガス質量流量の値も記載されてい
る。ＱＳ＿Ｌ＿ＡＳは空気質量流量センサ１４によって
測定された空気質量流量である。関連する酸素流量はＱ
Ｓ＿Ｏ2＿ＡＳで示されている。これは比例定数ｋ（２
１モルパーセント）を介して空気質量流量と関係し、か
なりの程度まではほぼ不変に通用する。
る。ＱＳ＿Ｌ＿ＡＳは空気質量流量センサ１４によって
測定された空気質量流量である。関連する酸素流量はＱ
Ｓ＿Ｏ2＿ＡＳで示されている。これは比例定数ｋ（２
１モルパーセント）を介して空気質量流量と関係し、か
なりの程度まではほぼ不変に通用する。
【００１６】内燃機関１０を出た酸素分流量は、吸気さ
れた酸素流量並びにλ＿Ｖとラムダ値１との差に関係す
る。ラムダ値が１であるということは、供給された全酸
素が消費され、それによって排出される酸素分流量がゼ
ロの値を有することを意味している。λ＿Ｖと１との差
がゼロより大きく、従って希薄な燃焼が存在する場合に
は、触媒には（λ＿Ｖ−１）ｘＱＳ＿Ｏ2＿ＡＳとして
計算される酸素流量が流入する。この量は濃厚燃焼の間
は負の値をとる。ということは、対応する流量値の程度
に従って触媒に酸素が供給されるのではなく触媒から酸
素が奪われることを意味している。同様な関係、すなわ
ち（λ＿Ｈ−１）ｘＱＳ＿Ｏ2＿ＡＳが触媒の後方の酸
素分流量についても当てはまり、この酸素分流量も酸素
を供給する流量あるいは酸素を消費する流量となる。触
媒に流れる酸素分流量を以下ではＱＳ＿Ｏ2＿Ｖとい
い、触媒からでる酸素分流量をＱＳ＿Ｏ2＿Ｈという。
れた酸素流量並びにλ＿Ｖとラムダ値１との差に関係す
る。ラムダ値が１であるということは、供給された全酸
素が消費され、それによって排出される酸素分流量がゼ
ロの値を有することを意味している。λ＿Ｖと１との差
がゼロより大きく、従って希薄な燃焼が存在する場合に
は、触媒には（λ＿Ｖ−１）ｘＱＳ＿Ｏ2＿ＡＳとして
計算される酸素流量が流入する。この量は濃厚燃焼の間
は負の値をとる。ということは、対応する流量値の程度
に従って触媒に酸素が供給されるのではなく触媒から酸
素が奪われることを意味している。同様な関係、すなわ
ち（λ＿Ｈ−１）ｘＱＳ＿Ｏ2＿ＡＳが触媒の後方の酸
素分流量についても当てはまり、この酸素分流量も酸素
を供給する流量あるいは酸素を消費する流量となる。触
媒に流れる酸素分流量を以下ではＱＳ＿Ｏ2＿Ｖとい
い、触媒からでる酸素分流量をＱＳ＿Ｏ2＿Ｈという。
【００１７】図２（Ａ）にはラムダ値１を中心として均
一に振動する場合の、触媒前方のラムダ値λ＿Ｖの時間
的なカーブが示されている。時点Ｔ１において希薄から
濃厚への移行が行われ、時点Ｔ１’においては逆に濃厚
から希薄への移行が行われる。このカーブは三角形のカ
ーブとして図示されている。これは、簡略化するため
に、ラムダ閉ループ制御が積分成分のみで動作し、ラム
ダ値信号の信号波形がラムダ閉ループ制御時に調節され
る燃料量信号の信号波形に比べて相違していないことを
前提にしていることを意味している。この条件は実際の
場合においては非常におおまかな近似においてしか当て
はまらないが、以下の説明においては具体的な信号波形
は重要ではない。
一に振動する場合の、触媒前方のラムダ値λ＿Ｖの時間
的なカーブが示されている。時点Ｔ１において希薄から
濃厚への移行が行われ、時点Ｔ１’においては逆に濃厚
から希薄への移行が行われる。このカーブは三角形のカ
ーブとして図示されている。これは、簡略化するため
に、ラムダ閉ループ制御が積分成分のみで動作し、ラム
ダ値信号の信号波形がラムダ閉ループ制御時に調節され
る燃料量信号の信号波形に比べて相違していないことを
前提にしていることを意味している。この条件は実際の
場合においては非常におおまかな近似においてしか当て
はまらないが、以下の説明においては具体的な信号波形
は重要ではない。
【００１８】図示したカーブとラムダ値１間の面積は時
間積分∫（λ＿Ｖ−１）ｘｄｔに相当する。吸入される
空気質量流量が一定であると仮定すると、この面積は積
分∫ＱＳ＿Ｏ2＿Ｖｘｄｔにも相当する。それによって
それぞれの時点Ｔ１’とＴ１間の面積は触媒に流れる酸
素量を示し、一方時点Ｔ１とＴ１’間の面積は、この期
間に触媒に流入する酸化可能なガス成分を酸化するのに
消費される酸素量に対応する。
間積分∫（λ＿Ｖ−１）ｘｄｔに相当する。吸入される
空気質量流量が一定であると仮定すると、この面積は積
分∫ＱＳ＿Ｏ2＿Ｖｘｄｔにも相当する。それによって
それぞれの時点Ｔ１’とＴ１間の面積は触媒に流れる酸
素量を示し、一方時点Ｔ１とＴ１’間の面積は、この期
間に触媒に流入する酸化可能なガス成分を酸化するのに
消費される酸素量に対応する。
【００１９】触媒が希薄モードの間に触媒に供給される
より多い量の酸素を貯めることができ、一方濃厚モード
の間にそれ以前に供給された量の酸素のみが放出される
場合には、触媒の出口側のラムダ値λ＿Ｈは継続的に値
１に保たれる。しかし図２（Ｂ）の場合には触媒はすで
にやや老化しているので、希薄モードに供給された酸素
の全量を貯めることができなくなっているものと仮定さ
れている。さらに見やすくするために、酸素貯蔵部が突
然一杯になり、その結果一杯になった瞬間で触媒の出口
側のラムダ値信号λ＿Ｈが入口側の信号λ＿Ｖと一致す
ると仮定されている。酸素放出過程についても同様に仮
定されている。即ち、酸素貯蔵部が突然空になり、その
後信号λ＿Ｈが信号λ＿Ｖと一致する。このようにして
発生する信号値とラムダ値１の線との間の面積は、空気
質量流量が一定であるとすると、すでに説明したように
酸素余剰流量ないし酸素放出流量に相当する。この面積
は積分∫ＱＳ＿Ｏ2＿Ｈｘｄｔに相当する。
より多い量の酸素を貯めることができ、一方濃厚モード
の間にそれ以前に供給された量の酸素のみが放出される
場合には、触媒の出口側のラムダ値λ＿Ｈは継続的に値
１に保たれる。しかし図２（Ｂ）の場合には触媒はすで
にやや老化しているので、希薄モードに供給された酸素
の全量を貯めることができなくなっているものと仮定さ
れている。さらに見やすくするために、酸素貯蔵部が突
然一杯になり、その結果一杯になった瞬間で触媒の出口
側のラムダ値信号λ＿Ｈが入口側の信号λ＿Ｖと一致す
ると仮定されている。酸素放出過程についても同様に仮
定されている。即ち、酸素貯蔵部が突然空になり、その
後信号λ＿Ｈが信号λ＿Ｖと一致する。このようにして
発生する信号値とラムダ値１の線との間の面積は、空気
質量流量が一定であるとすると、すでに説明したように
酸素余剰流量ないし酸素放出流量に相当する。この面積
は積分∫ＱＳ＿Ｏ2＿Ｈｘｄｔに相当する。
【００２０】図２（Ｃ）には図２（Ｂ）と同様な場合が
示されており、触媒は軽い老化状態ではなく著しく老化
した状態にある。触媒が著しく老化している場合には、
酸素貯蔵能力は著しく減少し、それによって図２（Ｃ）
の場合の信号λ＿Ｈは図２（Ｂ）の場合よりもかなり早
期にλ＿Ｖの値まで飛躍する。
示されており、触媒は軽い老化状態ではなく著しく老化
した状態にある。触媒が著しく老化している場合には、
酸素貯蔵能力は著しく減少し、それによって図２（Ｃ）
の場合の信号λ＿Ｈは図２（Ｂ）の場合よりもかなり早
期にλ＿Ｖの値まで飛躍する。
【００２１】∫ＱＳ＿Ｏ2＿Ｖｘｄｔ−∫ＱＳ＿Ｏ2＿Ｈ
ｘｄｔの差は、希薄モードにおいて触媒に貯蔵される酸
素量にないし、濃厚モードにおいて触媒から放出される
酸素量に相当する。従ってこの差が直接貯蔵能力、従っ
て触媒の老化状態を表す尺度となる。この関係は、信号
λ＿Ｖのモード変化毎に信号λ＿Ｈのモードも変化する
場合には、信号λ＿Ｈと吸入された空気質量流量の時間
特性がどのようなものでも成立する。この種のモード変
化がない場合には、貯蔵能力を判定することはできな
い。というのは貯蔵部が希薄モードにおいてどのくらい
満たされ、ないしは濃厚モードにおいてどのくらい空に
されるかがわからないからである。
ｘｄｔの差は、希薄モードにおいて触媒に貯蔵される酸
素量にないし、濃厚モードにおいて触媒から放出される
酸素量に相当する。従ってこの差が直接貯蔵能力、従っ
て触媒の老化状態を表す尺度となる。この関係は、信号
λ＿Ｖのモード変化毎に信号λ＿Ｈのモードも変化する
場合には、信号λ＿Ｈと吸入された空気質量流量の時間
特性がどのようなものでも成立する。この種のモード変
化がない場合には、貯蔵能力を判定することはできな
い。というのは貯蔵部が希薄モードにおいてどのくらい
満たされ、ないしは濃厚モードにおいてどのくらい空に
されるかがわからないからである。
【００２２】上述の量はラムダ値と空気質量流量の時間
的な特性に関係がないので、老化状態を判定するこの量
は運転状態の違いや測定中の運転状態の変化にはほとん
ど関係しない。問題は特別な運転状態、特に燃料噴射の
ないエンジンブレーキのときにだけ発生する。というの
はこの状態においては触媒は閉ループ制御の希薄モード
の間よりずっと多い、すなわち約１倍半から２倍の酸素
を貯蔵できるからである。この種の特別な運転状態によ
る誤判定を防止するために、触媒前方のラムダ値と空気
質量流量の積分の値が限界値を越えた場合には、好まし
くは上述の量は形成されない。
的な特性に関係がないので、老化状態を判定するこの量
は運転状態の違いや測定中の運転状態の変化にはほとん
ど関係しない。問題は特別な運転状態、特に燃料噴射の
ないエンジンブレーキのときにだけ発生する。というの
はこの状態においては触媒は閉ループ制御の希薄モード
の間よりずっと多い、すなわち約１倍半から２倍の酸素
を貯蔵できるからである。この種の特別な運転状態によ
る誤判定を防止するために、触媒前方のラムダ値と空気
質量流量の積分の値が限界値を越えた場合には、好まし
くは上述の量は形成されない。
【００２３】次に図３を用いて、上述の原理を利用した
方法を説明する。ステップｓ１においてラムダ値λ＿
Ｖ、λ＿Ｈ及び空気質量流量ＬＭが測定される。次に図
３（ステップｓ２）に記載されているように、積分Ｉ＿
ＶとＩ＿Ｈが形成される。判断ステップｓ３において、
積分Ｉ＿Ｖがしきい値を越えているかどうかが判断され
る。本実施例においてはこのしきい値は、触媒の貯蔵能
力の実際値の３倍に相当するように設定される。この条
件が満たされない場合には、次の判断ステップｓ４にお
いて、信号λ＿Ｈが濃厚から希薄へあるいはその逆へと
信号λ＿Ｖと同じ変化を示しているかどうかが判断され
る。そうである場合には老化状態が、上述の両積分の差
からあるいは量Ｉ＿Ｖ、Ｉ＿Ｈ、及びＩ＿Ｖ−Ｉ＿Ｈの
うち２つの量の商として計算される。次に（ステップｓ
６）において、処理を終了すべきかどうかが判断され
る。そうでない場合にはステップｓ１からの処理が繰り
返される。Ｉ＿Ｖがしきい値を越えた場合のステップｓ
３、あるいは信号λ＿Ｈがλ＿Ｖと同じ変化を示さない
場合のステップｓ４からもこの判断ステップｓ６に続
く。
方法を説明する。ステップｓ１においてラムダ値λ＿
Ｖ、λ＿Ｈ及び空気質量流量ＬＭが測定される。次に図
３（ステップｓ２）に記載されているように、積分Ｉ＿
ＶとＩ＿Ｈが形成される。判断ステップｓ３において、
積分Ｉ＿Ｖがしきい値を越えているかどうかが判断され
る。本実施例においてはこのしきい値は、触媒の貯蔵能
力の実際値の３倍に相当するように設定される。この条
件が満たされない場合には、次の判断ステップｓ４にお
いて、信号λ＿Ｈが濃厚から希薄へあるいはその逆へと
信号λ＿Ｖと同じ変化を示しているかどうかが判断され
る。そうである場合には老化状態が、上述の両積分の差
からあるいは量Ｉ＿Ｖ、Ｉ＿Ｈ、及びＩ＿Ｖ−Ｉ＿Ｈの
うち２つの量の商として計算される。次に（ステップｓ
６）において、処理を終了すべきかどうかが判断され
る。そうでない場合にはステップｓ１からの処理が繰り
返される。Ｉ＿Ｖがしきい値を越えた場合のステップｓ
３、あるいは信号λ＿Ｈがλ＿Ｖと同じ変化を示さない
場合のステップｓ４からもこの判断ステップｓ６に続
く。
【００２４】図１に示す実施例においては、判断ステッ
プｓ３とｓ４は判定装置１２で行われ、他のステップは
計算装置１３で行われ、２つの装置は互いに必要とする
データを交換することを前提にしている。実際にはこの
装置は然るべくプログラムされたマイクロコンピュータ
の機能によって実現される。
プｓ３とｓ４は判定装置１２で行われ、他のステップは
計算装置１３で行われ、２つの装置は互いに必要とする
データを交換することを前提にしている。実際にはこの
装置は然るべくプログラムされたマイクロコンピュータ
の機能によって実現される。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば触媒の老化状態の計算に及ぼす運転状態の影響
が殆どなくなり、簡単で正確に触媒の老化状態を判定す
ることが可能になる。
によれば触媒の老化状態の計算に及ぼす運転状態の影響
が殆どなくなり、簡単で正確に触媒の老化状態を判定す
ることが可能になる。
【図１】内燃機関の後段に配置された触媒と、触媒の老
化状態を判定する手段とを有する内燃機関を示すブロッ
ク図である。
化状態を判定する手段とを有する内燃機関を示すブロッ
ク図である。
【図２】（Ａ）から（Ｃ）は、それぞれ触媒前方のラム
ダ信号、やや老化した触媒の後方のラムダ信号及び著し
く老化した触媒の後方のラムダ信号の時間的な波形を示
す波形図である。
ダ信号、やや老化した触媒の後方のラムダ信号及び著し
く老化した触媒の後方のラムダ信号の時間的な波形を示
す波形図である。
【図３】ガス質量流量とラムダ値の積分を用いる触媒の
老化状態判定方法を説明するフローチャート図である。
老化状態判定方法を説明するフローチャート図である。
１０ 内燃機関 １１ 触媒 １２ 判定装置 １３ 計算装置 １４ 空気質量流量センサ １５.Ｖ、１５.Ｈ ラムダセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ (72)発明者 エーベルハルト シュナイベル ドイツ連邦共和国 7241 ヘミンゲン ホッホシュテッターシュトラーセ １ ／５ (56)参考文献 特開 平３−57862（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−112949（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−116239（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−81540（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−66748（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−321744（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−207159（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−292554（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−249320（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−219412（ＪＰ，Ａ) 米国特許4007589（ＵＳ，Ａ) 独国特許出願公開3500594（ＤＥ，Ａ １) スイス国特許発明668620（ＣＨ，Ａ ５) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 45/00 F01N 3/00 - 3/20
Claims (4)
- 【請求項１】 ラムダ閉ループ制御される内燃機関の排
ガスが供給される触媒の老化状態を判定する方法であっ
て、触媒の前後のラムダ値が測定される触媒の老化状態
を判定する方法において、 触媒前方のラムダ値が濃厚から希薄へあるいはその逆へ
制御振動する場合、触媒後方のラムダ値が対応する移行
を示すかどうかが調べられ、そうである場合には、 触媒を流れるガス質量流量が検出され、 ガス質量流量と触媒前方のラムダ値の積の時間積分が計
算され、 ガス質量流量と触媒後方のラムダ値の積の時間積分が計
算され、 触媒の老化状態を示す尺度として、前記両積分の差、あ
るいは前記両積分の商、あるいは前記差と前記両積分の
いずれかとの商が用いられることを特徴とする触媒の老
化状態を判定する方法。 - 【請求項２】 内燃機関に流れる空気質量流量が測定さ
れ、触媒を流れるガス質量流量が空気質量流量に比例す
るものとして処理されることを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 ガス質量流量と触媒前方のラムダ値の時
間積分の値が限界値を越えた場合には、老化状態の検出
が行われないことを特徴とする請求項１あるいは２に記
載の方法。 - 【請求項４】 触媒（１１）前方のラムダセンサ（１
５.Ｖ）と、触媒後方のラムダセンサ（１５.Ｈ）と、内
燃機関（１０）へ至る吸気管の空気質量流量センサ（１
４）とを有し、ラムダ閉ループ制御される内燃機関の排
ガスが供給される触媒の老化状態を判定する装置におい
て、 ガス質量流量と触媒の前方ないし後方のラムダ値の積の
時間積分を計算し、触媒の老化状態を示す尺度として、
両積分の差、あるいは両積分の商、あるいは前記差と両
積分のいずれかとの商を計算するように構成された計算
装置（１３）と、 触媒前方のラムダ値が濃厚から希薄あるいはその逆へ制
御振動する場合、触媒後方のラムダ値が対応する移行を
示すかどうかを調べ、そうである場合には計算装置を駆
動して上述の計算を行わせる判定装置（１２）と、 を有することを特徴とする触媒の老化状態を判定する装
置。
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|---|---|---|---|
| DE4112478A DE4112478C2 (de) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Verfahren und Vorrichtung zum Beurteilen des Alterungszustandes eines Katalysators |
| DE4112478.2 | 1991-04-17 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05149128A JPH05149128A (ja) | 1993-06-15 |
| JP3247720B2 true JP3247720B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=6429746
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP08918692A Expired - Fee Related JP3247720B2 (ja) | 1991-04-17 | 1992-04-10 | 触媒の老化状態を判定する方法及び装置 |
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|---|---|
| US (1) | US5267472A (ja) |
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| DE (1) | DE4112478C2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05263686A (ja) * | 1992-03-23 | 1993-10-12 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の触媒劣化判別装置 |
| IT1257100B (it) * | 1992-09-14 | 1996-01-05 | Fiat Auto Spa | Sistema di monitoraggio dell'efficienza di un catalizzatore, particolarmente per autoveicoli. |
| JP3181113B2 (ja) * | 1992-10-20 | 2001-07-03 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| US5272872A (en) * | 1992-11-25 | 1993-12-28 | Ford Motor Company | Method and apparatus of on-board catalytic converter efficiency monitoring |
| JP2626433B2 (ja) * | 1992-12-09 | 1997-07-02 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒劣化検出装置 |
| KR100288406B1 (ko) * | 1992-12-14 | 2001-06-01 | 밀러 제임스 이 | 엔진의 공연비 제어장치 |
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| JPH0941948A (ja) * | 1995-07-26 | 1997-02-10 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の触媒劣化判別装置 |
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| US6594985B2 (en) | 2001-06-19 | 2003-07-22 | Ford Global Technologies, Inc. | Exhaust gas aftertreatment device efficiency estimation |
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| US6594986B2 (en) | 2001-06-19 | 2003-07-22 | Ford Global Technologies, Inc. | Oxidant storage capacity estimation |
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-
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- 1991-04-17 DE DE4112478A patent/DE4112478C2/de not_active Expired - Fee Related
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1992
- 1992-01-24 FR FR929200755A patent/FR2675539B1/fr not_active Expired - Fee Related
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