JP3520730B2 - エンジンの触媒劣化診断装置 - Google Patents
エンジンの触媒劣化診断装置Info
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- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの触媒劣
化診断装置に関し、詳しくは、排気空燃比が理論空燃比
よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸収し、排
気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチであ
るときに前記吸収したＮＯｘを放出して還元処理するＮ
Ｏｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣化を診断する
技術に関する。
化診断装置に関し、詳しくは、排気空燃比が理論空燃比
よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸収し、排
気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチであ
るときに前記吸収したＮＯｘを放出して還元処理するＮ
Ｏｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣化を診断する
技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、排気空燃比がリーンであると
きに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比
（ストイキ）又はリッチであるときに前記吸収したＮＯ
ｘを放出（脱離）して還元処理するＮＯｘ吸収触媒（Ｎ
Ｏｘ吸収型三元触媒）を備えたリーン燃焼エンジンが知
られている（特開平７−１３９３９７号公報等参照）。
きに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比
（ストイキ）又はリッチであるときに前記吸収したＮＯ
ｘを放出（脱離）して還元処理するＮＯｘ吸収触媒（Ｎ
Ｏｘ吸収型三元触媒）を備えたリーン燃焼エンジンが知
られている（特開平７−１３９３９７号公報等参照）。
【０００３】一方、触媒劣化を診断する技術として、従
来、特開平２−１３０２４５号公報，特開平８−１４０
３０号公報に開示されるようなものがあった。特開平２
−１３０２４５号公報に開示される劣化診断技術は、フ
ィードバック制御中における触媒前空燃比に対する触媒
後空燃比の遅れ時間を検出して、該遅れ時間に基づいて
三元触媒の劣化を診断するものである。
来、特開平２−１３０２４５号公報，特開平８−１４０
３０号公報に開示されるようなものがあった。特開平２
−１３０２４５号公報に開示される劣化診断技術は、フ
ィードバック制御中における触媒前空燃比に対する触媒
後空燃比の遅れ時間を検出して、該遅れ時間に基づいて
三元触媒の劣化を診断するものである。
【０００４】また、特開平８−１４０３０号公報に開示
される劣化診断技術は、三元触媒又はＮＯｘ吸収性能を
有する触媒において、混合気の空燃比をリーンからリッ
チ又はリッチからリーンに切り換え、この切り換え期間
中における触媒下流側の酸素センサのピーク出力から、
触媒劣化を検出するものである。
される劣化診断技術は、三元触媒又はＮＯｘ吸収性能を
有する触媒において、混合気の空燃比をリーンからリッ
チ又はリッチからリーンに切り換え、この切り換え期間
中における触媒下流側の酸素センサのピーク出力から、
触媒劣化を検出するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開平
２−１３０２４５号公報に開示される劣化診断技術で
は、空燃比フィードバック中の短い周期でリッチ・リー
ンを繰り返すときの空燃比変化の微小な遅れから触媒劣
化を診断する構成であるため、高精度に劣化診断を行う
ことが困難であると共に、通常の三元性能の劣化を診断
するものであり、該三元性能の劣化状態とは必ずしも一
致しないＮＯｘ吸収性能の劣化を診断できないという問
題があった。
２−１３０２４５号公報に開示される劣化診断技術で
は、空燃比フィードバック中の短い周期でリッチ・リー
ンを繰り返すときの空燃比変化の微小な遅れから触媒劣
化を診断する構成であるため、高精度に劣化診断を行う
ことが困難であると共に、通常の三元性能の劣化を診断
するものであり、該三元性能の劣化状態とは必ずしも一
致しないＮＯｘ吸収性能の劣化を診断できないという問
題があった。
【０００６】また、特開平８−１４０３０号公報に開示
される劣化診断技術では、酸素センサの検出信号のピー
ク値に基づいて診断を行う構成であるが、前記ピーク値
は、センサばらつきやセンサへの排気のあたり方等に影
響されて変化するために、触媒劣化を精度良く診断する
ことが困難であるという問題があった。本発明は上記問
題点に鑑みなされたものであり、ＮＯｘ吸収触媒におけ
るＮＯｘ吸収性能の劣化を精度良く診断できる劣化診断
装置を提供することを目的とする。
される劣化診断技術では、酸素センサの検出信号のピー
ク値に基づいて診断を行う構成であるが、前記ピーク値
は、センサばらつきやセンサへの排気のあたり方等に影
響されて変化するために、触媒劣化を精度良く診断する
ことが困難であるという問題があった。本発明は上記問
題点に鑑みなされたものであり、ＮＯｘ吸収触媒におけ
るＮＯｘ吸収性能の劣化を精度良く診断できる劣化診断
装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであると
きに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比
又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸収した
ＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸収触媒を備え、
理論空燃比よりもリーン空燃比での燃焼運転を行いうる
エンジンの触媒劣化診断装置であって、リーン燃焼中に
前記ＮＯｘ吸収触媒に対するＮＯｘ吸収量を推定すると
共に、前記ＮＯｘ吸収触媒前の排気空燃比のリーンから
リッチへの反転に対して前記ＮＯｘ吸収触媒後の排気空
燃比がリーンからリッチに反転するまでの遅れ時間を計
測し、前記ＮＯｘ吸収量の推定値と前記遅れ時間との相
関から前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣
化を診断する構成とし、かつ、前記遅れ時間に基づく劣
化診断を、始動後初回のリッチ反転時に計測された遅れ
時間のみに基づいて行う構成とした。
発明は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであると
きに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比
又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸収した
ＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸収触媒を備え、
理論空燃比よりもリーン空燃比での燃焼運転を行いうる
エンジンの触媒劣化診断装置であって、リーン燃焼中に
前記ＮＯｘ吸収触媒に対するＮＯｘ吸収量を推定すると
共に、前記ＮＯｘ吸収触媒前の排気空燃比のリーンから
リッチへの反転に対して前記ＮＯｘ吸収触媒後の排気空
燃比がリーンからリッチに反転するまでの遅れ時間を計
測し、前記ＮＯｘ吸収量の推定値と前記遅れ時間との相
関から前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣
化を診断する構成とし、かつ、前記遅れ時間に基づく劣
化診断を、始動後初回のリッチ反転時に計測された遅れ
時間のみに基づいて行う構成とした。
【０００８】かかる構成によると、触媒前に対する触媒
後のリーン→リッチ変化の応答遅れと、リッチ変化前ま
でのＮＯｘ吸収量との相関から、ＮＯｘ吸収性能の劣化
が診断される。ＮＯｘ吸収触媒前の空燃比がリーンから
リッチに反転すると、リーン燃焼中に吸収したＮＯｘの
脱離が開始されるが、ＮＯｘの脱離と同時に酸素Ｏ2が
脱離するため、この酸素の影響で触媒後の空燃比がリッ
チに反転するのは、ＮＯｘの脱離が完了した後となり、
触媒前のリッチ反転に対して、ＮＯｘ吸収量に応じた時
間だけ触媒後のリッチ反転が遅れることになる。従っ
て、予測されるＮＯｘ吸収量に見合った時間だけの遅れ
がない場合には、予測したＮＯｘ吸収量よりも実際の吸
収量が少なく触媒におけるＮＯｘ吸収性能が低下してい
るものと判断できる。
後のリーン→リッチ変化の応答遅れと、リッチ変化前ま
でのＮＯｘ吸収量との相関から、ＮＯｘ吸収性能の劣化
が診断される。ＮＯｘ吸収触媒前の空燃比がリーンから
リッチに反転すると、リーン燃焼中に吸収したＮＯｘの
脱離が開始されるが、ＮＯｘの脱離と同時に酸素Ｏ2が
脱離するため、この酸素の影響で触媒後の空燃比がリッ
チに反転するのは、ＮＯｘの脱離が完了した後となり、
触媒前のリッチ反転に対して、ＮＯｘ吸収量に応じた時
間だけ触媒後のリッチ反転が遅れることになる。従っ
て、予測されるＮＯｘ吸収量に見合った時間だけの遅れ
がない場合には、予測したＮＯｘ吸収量よりも実際の吸
収量が少なく触媒におけるＮＯｘ吸収性能が低下してい
るものと判断できる。
【０００９】ここで、運転状態等の変化で触媒温度が高
温から低温に移行する場合、ＮＯｘ吸収触媒が吸収でき
るＮＯｘ量が減少変化するために、低温から高温に移行
する場合に比べて同じ温度条件のときでもより多くのＮ
Ｏｘが脱離することになり、劣化診断の精度が低下す
る。そこで、始動後初回のリーン反転時のみを診断対象
として、高温から低温への移行時に診断が行われること
を回避する。尚、ＮＯｘ吸収物質としてバリウムＢａを
用いた場合のＮＯｘ吸収，脱離の作用は、以下のように
表すことができる。 Ｂａ（ＮＯ3）2＋ＣＯ2⇔ＢａＣＯ3＋２ＮＯ2＋１／２ＣＯ2
温から低温に移行する場合、ＮＯｘ吸収触媒が吸収でき
るＮＯｘ量が減少変化するために、低温から高温に移行
する場合に比べて同じ温度条件のときでもより多くのＮ
Ｏｘが脱離することになり、劣化診断の精度が低下す
る。そこで、始動後初回のリーン反転時のみを診断対象
として、高温から低温への移行時に診断が行われること
を回避する。尚、ＮＯｘ吸収物質としてバリウムＢａを
用いた場合のＮＯｘ吸収，脱離の作用は、以下のように
表すことができる。 Ｂａ（ＮＯ3）2＋ＣＯ2⇔ＢａＣＯ3＋２ＮＯ2＋１／２ＣＯ2
【００１０】請求項２記載の発明は、排気空燃比が理論
空燃比よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸収
し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッ
チであるときに前記吸収したＮＯｘを放出して還元処理
するＮＯｘ吸収触媒を備え、理論空燃比よりもリーン空
燃比での燃焼運転を行いうるエンジンの触媒劣化診断装
置であって、前記ＮＯｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘを
還元処理すべく燃焼混合気の空燃比をリーンからリッチ
に一時的に反転させたときに、前記ＮＯｘ吸収触媒の下
流側の排気空燃比の応答遅れ時間を計測し、該遅れ時間
に基づいて前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能
の劣化を診断する構成とし、かつ、前記遅れ時間に基づ
く劣化診断を、始動後初回のリッチ反転時に計測された
遅れ時間のみに基づいて行う構成とした。
空燃比よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸収
し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッ
チであるときに前記吸収したＮＯｘを放出して還元処理
するＮＯｘ吸収触媒を備え、理論空燃比よりもリーン空
燃比での燃焼運転を行いうるエンジンの触媒劣化診断装
置であって、前記ＮＯｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘを
還元処理すべく燃焼混合気の空燃比をリーンからリッチ
に一時的に反転させたときに、前記ＮＯｘ吸収触媒の下
流側の排気空燃比の応答遅れ時間を計測し、該遅れ時間
に基づいて前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能
の劣化を診断する構成とし、かつ、前記遅れ時間に基づ
く劣化診断を、始動後初回のリッチ反転時に計測された
遅れ時間のみに基づいて行う構成とした。
【００１１】かかる構成によると、リーン燃焼中に吸収
したＮＯｘを還元処理すべく、燃焼混合気の空燃比を一
時的にリーンからリッチに反転させるが、このときに、
ＮＯｘ吸収触媒の下流側がリッチに反転するのに要した
遅れ時間に基づいて、ＮＯｘ吸収性能を診断する。前述
のように、前記遅れ時間がＮＯｘの脱離に要した時間で
あって、この脱離時間が実際のＮＯｘ吸収量によって変
化することから、前記遅れ時間の初期状態からの短縮
は、ＮＯｘ吸収性能の低下を示すことになる。また、始
動後初回のリーン反転時のみを診断対象として、ＮＯｘ
吸収触媒が吸収できるＮＯｘ量が減少変化する高温から
低温への移行時に診断が行われることを回避する。
したＮＯｘを還元処理すべく、燃焼混合気の空燃比を一
時的にリーンからリッチに反転させるが、このときに、
ＮＯｘ吸収触媒の下流側がリッチに反転するのに要した
遅れ時間に基づいて、ＮＯｘ吸収性能を診断する。前述
のように、前記遅れ時間がＮＯｘの脱離に要した時間で
あって、この脱離時間が実際のＮＯｘ吸収量によって変
化することから、前記遅れ時間の初期状態からの短縮
は、ＮＯｘ吸収性能の低下を示すことになる。また、始
動後初回のリーン反転時のみを診断対象として、ＮＯｘ
吸収触媒が吸収できるＮＯｘ量が減少変化する高温から
低温への移行時に診断が行われることを回避する。
【００１２】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明において、前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収
量を推定し、該推定されるＮＯｘ吸収量が飽和量に達し
ているときに、燃焼混合気の空燃比をリーンからリッチ
に一時的に反転させる構成とした。かかる構成による
と、リーン燃焼中にＮＯｘ吸収量が増大して飽和量に達
すると、ＮＯｘを処理すべく、燃焼混合気の空燃比をリ
ーンからリッチに一時的に反転させるが、このときに、
飽和量に見合った時間だけ触媒後の空燃比変化が遅れた
か否かに基づいて、ＮＯｘ吸収性能の劣化を診断する。
発明において、前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収
量を推定し、該推定されるＮＯｘ吸収量が飽和量に達し
ているときに、燃焼混合気の空燃比をリーンからリッチ
に一時的に反転させる構成とした。かかる構成による
と、リーン燃焼中にＮＯｘ吸収量が増大して飽和量に達
すると、ＮＯｘを処理すべく、燃焼混合気の空燃比をリ
ーンからリッチに一時的に反転させるが、このときに、
飽和量に見合った時間だけ触媒後の空燃比変化が遅れた
か否かに基づいて、ＮＯｘ吸収性能の劣化を診断する。
【００１３】請求項４記載の発明では、請求項１〜３記
載の発明において、前記遅れ時間と前記ＮＯｘ吸収触媒
の温度とに基づいてＮＯｘ吸収性能の劣化を診断する構
成とした。かかる構成によると、触媒前に対する触媒後
の空燃比変化の遅れ時間と共に、そのときの触媒温度に
基づいて、ＮＯｘ吸収性能の劣化が診断される。ＮＯｘ
吸収触媒におけるＮＯｘ吸収量は触媒温度に相関し、前
記遅れ時間が触媒温度で変化することになるので、その
ときの触媒温度に対応するＮＯｘ量が実際に吸収されて
いるか否かを、前記遅れ時間から判断して、ＮＯｘ吸収
性能の低下を診断する。
載の発明において、前記遅れ時間と前記ＮＯｘ吸収触媒
の温度とに基づいてＮＯｘ吸収性能の劣化を診断する構
成とした。かかる構成によると、触媒前に対する触媒後
の空燃比変化の遅れ時間と共に、そのときの触媒温度に
基づいて、ＮＯｘ吸収性能の劣化が診断される。ＮＯｘ
吸収触媒におけるＮＯｘ吸収量は触媒温度に相関し、前
記遅れ時間が触媒温度で変化することになるので、その
ときの触媒温度に対応するＮＯｘ量が実際に吸収されて
いるか否かを、前記遅れ時間から判断して、ＮＯｘ吸収
性能の低下を診断する。
【００１４】請求項５記載の発明では、前記遅れ時間に
基づく劣化診断を、始動時のエンジン温度が所定温度以
下であったときに行わせる構成とした。かかる構成によ
ると、始動時のエンジン温度が所定温度を越えている高
温再始動時には、ＮＯｘ吸収触媒に前回運転時に吸収さ
れたＮＯｘが溜まっている可能性があってＮＯｘ吸収量
の推定精度を低下させるので、始動時のエンジン温度が
所定温度以下であって、即ち前回の運転時のＮＯｘが触
媒内に無いと推定される始動後初回の脱離制御時に、Ｎ
Ｏｘ吸収量に相関する前記遅れ時間に基づいてＮＯｘ吸
収性能の劣化を診断させる。
基づく劣化診断を、始動時のエンジン温度が所定温度以
下であったときに行わせる構成とした。かかる構成によ
ると、始動時のエンジン温度が所定温度を越えている高
温再始動時には、ＮＯｘ吸収触媒に前回運転時に吸収さ
れたＮＯｘが溜まっている可能性があってＮＯｘ吸収量
の推定精度を低下させるので、始動時のエンジン温度が
所定温度以下であって、即ち前回の運転時のＮＯｘが触
媒内に無いと推定される始動後初回の脱離制御時に、Ｎ
Ｏｘ吸収量に相関する前記遅れ時間に基づいてＮＯｘ吸
収性能の劣化を診断させる。
【００１５】一方、請求項６記載の発明は、排気空燃比
が理論空燃比よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘ
を吸収し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比より
もリッチであるときに前記吸収したＮＯｘを放出して還
元処理するＮＯｘ吸収触媒を備え、理論空燃比よりもリ
ーン空燃比での燃焼運転を行いうるエンジンの触媒劣化
診断装置であって、図１に示すように構成される。
が理論空燃比よりもリーンであるときに排気中のＮＯｘ
を吸収し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比より
もリッチであるときに前記吸収したＮＯｘを放出して還
元処理するＮＯｘ吸収触媒を備え、理論空燃比よりもリ
ーン空燃比での燃焼運転を行いうるエンジンの触媒劣化
診断装置であって、図１に示すように構成される。
【００１６】図１において、ＮＯｘ吸収量推定手段は、
リーン燃焼中に前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収
量を推定する。リッチ化手段は、ＮＯｘ吸収量推定手段
で推定されたＮＯｘ吸収量が飽和量に達していると判断
したときに、燃焼混合気をリーンからリッチに一時的に
反転させる。上流側空燃比検出手段は、前記ＮＯｘ吸収
触媒の上流側で排気空燃比を検出する手段であり、下流
側空燃比検出手段は、前記ＮＯｘ吸収触媒の下流側で排
気空燃比を検出する手段である。
リーン燃焼中に前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収
量を推定する。リッチ化手段は、ＮＯｘ吸収量推定手段
で推定されたＮＯｘ吸収量が飽和量に達していると判断
したときに、燃焼混合気をリーンからリッチに一時的に
反転させる。上流側空燃比検出手段は、前記ＮＯｘ吸収
触媒の上流側で排気空燃比を検出する手段であり、下流
側空燃比検出手段は、前記ＮＯｘ吸収触媒の下流側で排
気空燃比を検出する手段である。
【００１７】ここで、遅れ時間計測手段は、前記リッチ
化手段により燃焼混合気の空燃比をリッチに反転させた
ときに、前記上流側空燃比検出手段による排気空燃比の
リーンからリッチへの反転検出から、前記下流側空燃比
検出手段による排気空燃比のリーンからリッチへの反転
検出までの遅れ時間を計測する。そして、劣化診断手段
は、前記リッチ化手段による始動後初回のリッチ反転時
に前記遅れ時間計測手段で計測された前記遅れ時間のみ
に基づいて、前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性
能の劣化を診断する。
化手段により燃焼混合気の空燃比をリッチに反転させた
ときに、前記上流側空燃比検出手段による排気空燃比の
リーンからリッチへの反転検出から、前記下流側空燃比
検出手段による排気空燃比のリーンからリッチへの反転
検出までの遅れ時間を計測する。そして、劣化診断手段
は、前記リッチ化手段による始動後初回のリッチ反転時
に前記遅れ時間計測手段で計測された前記遅れ時間のみ
に基づいて、前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性
能の劣化を診断する。
【００１８】かかる構成によると、リーン燃焼中にＮＯ
ｘ吸収量が飽和量に達したものと推定されると、燃焼混
合気の空燃比をリッチ化させて、前記吸収されたＮＯｘ
の脱離・還元を図るが、このときに、触媒上流側の排気
空燃比がリッチに反転してから触媒下流側の排気空燃比
がリッチに反転するまでの遅れ時間が計測され、このＮ
Ｏｘ吸収量に相関する遅れ時間から、ＮＯｘ吸収性能の
劣化を診断する。また、始動後初回のリーン反転時のみ
を診断対象として、ＮＯｘ吸収触媒が吸収できるＮＯｘ
量が減少変化する高温から低温への移行時に診断が行わ
れることを回避する。
ｘ吸収量が飽和量に達したものと推定されると、燃焼混
合気の空燃比をリッチ化させて、前記吸収されたＮＯｘ
の脱離・還元を図るが、このときに、触媒上流側の排気
空燃比がリッチに反転してから触媒下流側の排気空燃比
がリッチに反転するまでの遅れ時間が計測され、このＮ
Ｏｘ吸収量に相関する遅れ時間から、ＮＯｘ吸収性能の
劣化を診断する。また、始動後初回のリーン反転時のみ
を診断対象として、ＮＯｘ吸収触媒が吸収できるＮＯｘ
量が減少変化する高温から低温への移行時に診断が行わ
れることを回避する。
【００１９】請求項７記載の発明では、前記ＮＯｘ吸収
触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、前記劣
化診断手段が、前記遅れ時間と前記検出されたＮＯｘ吸
収触媒の温度とに基づいて、ＮＯｘ吸収性能の劣化を診
断する構成とした。かかる構成によると、ＮＯｘ吸収量
に相関する触媒温度を加味して、触媒のＮＯｘ吸収性能
が診断される。
触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、前記劣
化診断手段が、前記遅れ時間と前記検出されたＮＯｘ吸
収触媒の温度とに基づいて、ＮＯｘ吸収性能の劣化を診
断する構成とした。かかる構成によると、ＮＯｘ吸収量
に相関する触媒温度を加味して、触媒のＮＯｘ吸収性能
が診断される。
【００２０】請求項８記載の発明では、前記劣化診断手
段が、始動時のエンジン温度が所定温度以下であったと
きに劣化診断を行う構成とした。かかる構成によると、
始動時のエンジン温度が所定温度以下であって、即ち前
回の運転時のＮＯｘが触媒内に無いと推定されるときに
のみ、最初の脱離処理時の空燃比変化の遅れ時間から、
ＮＯｘ吸収性能の劣化を診断する。
段が、始動時のエンジン温度が所定温度以下であったと
きに劣化診断を行う構成とした。かかる構成によると、
始動時のエンジン温度が所定温度以下であって、即ち前
回の運転時のＮＯｘが触媒内に無いと推定されるときに
のみ、最初の脱離処理時の空燃比変化の遅れ時間から、
ＮＯｘ吸収性能の劣化を診断する。
【００２１】
【発明の効果】請求項１記載の発明によると、ＮＯｘ吸
収量と、触媒前の空燃比のリーンからリッチへの反転に
対する触媒後空燃比の変化の遅れ時間との相関に基づい
て、ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣化を精
度良く診断できると共に、始動後初回のリッチ反転時の
みを診断条件とすることで、温度の減少変化に伴うＮＯ
ｘ脱離量の増大変化による診断精度の低下を回避できる
という効果がある。
収量と、触媒前の空燃比のリーンからリッチへの反転に
対する触媒後空燃比の変化の遅れ時間との相関に基づい
て、ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣化を精
度良く診断できると共に、始動後初回のリッチ反転時の
みを診断条件とすることで、温度の減少変化に伴うＮＯ
ｘ脱離量の増大変化による診断精度の低下を回避できる
という効果がある。
【００２２】請求項２記載の発明によると、ＮＯｘの脱
離を行わせるべく空燃比をリッチ化させたときに、ＮＯ
ｘの脱離完了を示す触媒後の空燃比のリッチ反転までに
要した遅れ時間に基づいて実際のＮＯｘ吸収量を知っ
て、ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣化を精
度良く診断できると共に、始動後初回のリッチ反転時の
みを診断条件とすることで、温度の減少変化に伴うＮＯ
ｘ脱離量の増大変化による診断精度の低下を回避できる
という効果がある。
離を行わせるべく空燃比をリッチ化させたときに、ＮＯ
ｘの脱離完了を示す触媒後の空燃比のリッチ反転までに
要した遅れ時間に基づいて実際のＮＯｘ吸収量を知っ
て、ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣化を精
度良く診断できると共に、始動後初回のリッチ反転時の
みを診断条件とすることで、温度の減少変化に伴うＮＯ
ｘ脱離量の増大変化による診断精度の低下を回避できる
という効果がある。
【００２３】請求項３記載の発明によると、ＮＯｘ吸収
量が飽和量になる毎に脱離を行わせてＮＯｘ吸収性能の
確保を図りつつ、触媒後空燃比の変化に前記飽和量に見
合った遅れ時間を必要としたか否かに基づいて、ＮＯｘ
吸収性能の劣化を診断できるという効果がある。
量が飽和量になる毎に脱離を行わせてＮＯｘ吸収性能の
確保を図りつつ、触媒後空燃比の変化に前記飽和量に見
合った遅れ時間を必要としたか否かに基づいて、ＮＯｘ
吸収性能の劣化を診断できるという効果がある。
【００２４】請求項４記載の発明によると、ＮＯｘ吸収
量に相関する触媒温度を加味して劣化診断を行わせるこ
とで、触媒温度の低下によるＮＯｘ吸収量の低下を、Ｎ
Ｏｘ吸収性能の劣化として誤診断することを回避できる
という効果がある 。請求項５記載の発明によると、前回
運転時に吸収されたＮＯｘが残っている可能性があると
きの診断を回避し、より一層高い精度でＮＯｘ吸収性能
の劣化を診断させることができるという効果がある。
量に相関する触媒温度を加味して劣化診断を行わせるこ
とで、触媒温度の低下によるＮＯｘ吸収量の低下を、Ｎ
Ｏｘ吸収性能の劣化として誤診断することを回避できる
という効果がある 。請求項５記載の発明によると、前回
運転時に吸収されたＮＯｘが残っている可能性があると
きの診断を回避し、より一層高い精度でＮＯｘ吸収性能
の劣化を診断させることができるという効果がある。
【００２５】請求項６記載の発明によると、飽和量に対
したＮＯｘを脱離処理すべく燃焼混合気をリッチに反転
させたときに、触媒前の排気空燃比の反転に対する触媒
後の排気空燃比の反転の遅れ時間から、実際に飽和量の
ＮＯｘが吸収されていたか否かを判断し、以て、ＮＯｘ
吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣化を精度良く診断
できると共に、始動後初回のリッチ反転時のみを診断条
件とすることで、温度の減少変化に伴うＮＯｘ脱離量の
増大変化による診断精度の低下を回避できるという効果
がある。
したＮＯｘを脱離処理すべく燃焼混合気をリッチに反転
させたときに、触媒前の排気空燃比の反転に対する触媒
後の排気空燃比の反転の遅れ時間から、実際に飽和量の
ＮＯｘが吸収されていたか否かを判断し、以て、ＮＯｘ
吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣化を精度良く診断
できると共に、始動後初回のリッチ反転時のみを診断条
件とすることで、温度の減少変化に伴うＮＯｘ脱離量の
増大変化による診断精度の低下を回避できるという効果
がある。
【００２６】請求項７記載の発明によると、触媒温度に
よるＮＯｘ吸収量の違いに基づいて、ＮＯｘ吸収性能の
劣化が誤診断されることを回避できるという効果があ
る。請求項８記載の発明によると、始動後初回のリッチ
反転時と共に、前回運転時に吸収されたＮＯｘが溜まっ
ている可能性が少ない状態を条件とすることで、ＮＯｘ
吸収性能の診断精度をより一層高くすることができると
いう効果がある。
よるＮＯｘ吸収量の違いに基づいて、ＮＯｘ吸収性能の
劣化が誤診断されることを回避できるという効果があ
る。請求項８記載の発明によると、始動後初回のリッチ
反転時と共に、前回運転時に吸収されたＮＯｘが溜まっ
ている可能性が少ない状態を条件とすることで、ＮＯｘ
吸収性能の診断精度をより一層高くすることができると
いう効果がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図２は、実施の形態におけるエンジンのシステム
構成を示す図であり、エンジン１の吸気系には、上流側
から、吸気を浄化するエアクリーナ２，吸気量を計測す
るエアフローメータ３，吸気量をコントロールするスロ
ットルチャンバ４が取り付けられ、前記スロットルチャ
ンバ４の下流に、吸気マニホールド５とインジェクタ６
とが取り付けられる。
する。図２は、実施の形態におけるエンジンのシステム
構成を示す図であり、エンジン１の吸気系には、上流側
から、吸気を浄化するエアクリーナ２，吸気量を計測す
るエアフローメータ３，吸気量をコントロールするスロ
ットルチャンバ４が取り付けられ、前記スロットルチャ
ンバ４の下流に、吸気マニホールド５とインジェクタ６
とが取り付けられる。
【００２８】一方、エンジン１には、エンジン１の冷却
水温度を検出する水温センサ７とエンジン１の回転数
（rpm）を検出するクランク角センサ８が取り付けら
れ、これら水温センサ７，クランク角センサ８の出力
は、前記エアフローメータ３の出力と共に、コントロー
ルモジュール９に入力される。
水温度を検出する水温センサ７とエンジン１の回転数
（rpm）を検出するクランク角センサ８が取り付けら
れ、これら水温センサ７，クランク角センサ８の出力
は、前記エアフローメータ３の出力と共に、コントロー
ルモジュール９に入力される。
【００２９】前記コントロールモジュール９では、エア
フローメータ３で検出される吸入空気量と、クランク角
センサ８で検出されるエンジン回転数とから、リーン，
ストイキ（理論空燃比）燃焼時の各基本噴射量を演算
し、更に水温センサ７で検出される水温データに応じた
燃料増量値等を前記基本噴射量に加えて最終的な燃料噴
射量を決定し、前記インジェクタ６から燃料を吸気マニ
ホールド５の各ブランチ部に噴射させる。尚、前記イン
ジェクタ６が、各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する
筒内噴射式のガソリンエンジンであっても良い。
フローメータ３で検出される吸入空気量と、クランク角
センサ８で検出されるエンジン回転数とから、リーン，
ストイキ（理論空燃比）燃焼時の各基本噴射量を演算
し、更に水温センサ７で検出される水温データに応じた
燃料増量値等を前記基本噴射量に加えて最終的な燃料噴
射量を決定し、前記インジェクタ６から燃料を吸気マニ
ホールド５の各ブランチ部に噴射させる。尚、前記イン
ジェクタ６が、各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する
筒内噴射式のガソリンエンジンであっても良い。
【００３０】エンジン１の排気通路10には、ＮＯｘ吸収
性能を有するＮＯｘ吸収触媒11と、該ＮＯｘ吸収触媒11
の上流側及び下流側にそれぞれ配置される上流側酸素セ
ンサ12（上流側空燃比検出手段），下流側酸素センサ13
（下流側空燃比検出手段）が取り付けられている。
性能を有するＮＯｘ吸収触媒11と、該ＮＯｘ吸収触媒11
の上流側及び下流側にそれぞれ配置される上流側酸素セ
ンサ12（上流側空燃比検出手段），下流側酸素センサ13
（下流側空燃比検出手段）が取り付けられている。
【００３１】前記ＮＯｘ吸収触媒11は、排気空燃比がリ
ーンであるときに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比
が理論空燃比（ストイキ）又はリッチであるときに前記
吸収したＮＯｘを放出（脱離）して還元処理するＮＯｘ
吸収型三元触媒であり、このＮＯｘ吸収触媒11には、触
媒温度を検出する触媒温度センサ14が取り付けられてい
る。
ーンであるときに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比
が理論空燃比（ストイキ）又はリッチであるときに前記
吸収したＮＯｘを放出（脱離）して還元処理するＮＯｘ
吸収型三元触媒であり、このＮＯｘ吸収触媒11には、触
媒温度を検出する触媒温度センサ14が取り付けられてい
る。
【００３２】前記コントロールモジュール９では、エア
フローメータ３で検出される吸入空気量と、クランク角
センサ８で検出されるエンジン回転数とから、リーン燃
焼時のエンジン１からのＮＯｘ排出量を演算し、該演算
されたＮＯｘ排出量からＮＯｘ吸収触媒10に吸収された
ＮＯｘが飽和状態であることを検出した場合（ＮＯｘ吸
収量推定手段）、所定期間だけ燃料増量値を前記基本噴
射量に加えることで、燃焼混合気の空燃比をリーンから
リッチに一時的に反転させて、前記吸収されたＮＯｘの
脱離・還元処理を行わせ、ＮＯｘ吸収性能を復活させる
（リッチ化手段）。更に、前記コントロールモジュール
９では、前記ＮＯｘ吸収触媒11のＮＯｘ吸収性能の劣化
診断を、以下に示すようにして行う。
フローメータ３で検出される吸入空気量と、クランク角
センサ８で検出されるエンジン回転数とから、リーン燃
焼時のエンジン１からのＮＯｘ排出量を演算し、該演算
されたＮＯｘ排出量からＮＯｘ吸収触媒10に吸収された
ＮＯｘが飽和状態であることを検出した場合（ＮＯｘ吸
収量推定手段）、所定期間だけ燃料増量値を前記基本噴
射量に加えることで、燃焼混合気の空燃比をリーンから
リッチに一時的に反転させて、前記吸収されたＮＯｘの
脱離・還元処理を行わせ、ＮＯｘ吸収性能を復活させる
（リッチ化手段）。更に、前記コントロールモジュール
９では、前記ＮＯｘ吸収触媒11のＮＯｘ吸収性能の劣化
診断を、以下に示すようにして行う。
【００３３】図３は、前記劣化診断を示す制御ブロック
図であり、リーン運転判定手段Ａはリーン燃焼条件を判
定し、リーン燃焼条件が成立しているときには、ＮＯｘ
吸収量検出手段（ＮＯｘ吸収量推定手段）Ｂがエンジン
の運転条件からＮＯｘ吸収触媒11におけるＮＯｘ吸収量
を推定演算する。
図であり、リーン運転判定手段Ａはリーン燃焼条件を判
定し、リーン燃焼条件が成立しているときには、ＮＯｘ
吸収量検出手段（ＮＯｘ吸収量推定手段）Ｂがエンジン
の運転条件からＮＯｘ吸収触媒11におけるＮＯｘ吸収量
を推定演算する。
【００３４】そして、空燃比増量手段（リッチ化手段）
Ｃは、前記ＮＯｘ吸収量検出手段Ｂで推定演算されるＮ
Ｏｘ吸収量が飽和量に達したときに、燃焼混合気の空燃
比をリーンからリッチに反転させて、ＮＯｘ吸収触媒11
に吸収されたＮＯｘの脱離・還元を行わせるべく燃料噴
射量を増量補正する。
Ｃは、前記ＮＯｘ吸収量検出手段Ｂで推定演算されるＮ
Ｏｘ吸収量が飽和量に達したときに、燃焼混合気の空燃
比をリーンからリッチに反転させて、ＮＯｘ吸収触媒11
に吸収されたＮＯｘの脱離・還元を行わせるべく燃料噴
射量を増量補正する。
【００３５】ここで、触媒後空燃比の触媒前空燃比に対
する遅れ時間検出手段（遅れ時間計測手段）Ｄは、前記
空燃比増量手段Ｃによる燃焼混合気のリッチ化によっ
て、触媒前の排気空燃比がリッチに反転したことを上流
側酸素センサ12で検出してから、下流側酸素センサ13で
検出される触媒後の排気空燃比が遅れてリッチに反転す
るまでの時間を計測する。
する遅れ時間検出手段（遅れ時間計測手段）Ｄは、前記
空燃比増量手段Ｃによる燃焼混合気のリッチ化によっ
て、触媒前の排気空燃比がリッチに反転したことを上流
側酸素センサ12で検出してから、下流側酸素センサ13で
検出される触媒後の排気空燃比が遅れてリッチに反転す
るまでの時間を計測する。
【００３６】触媒劣化検出手段（劣化診断手段）Ｅは、
前記計測された遅れ時間と、触媒温度センサ14からの信
号に基づき触媒温度検出手段Ｆで検出された触媒温度と
に基づいて、前記ＮＯｘ吸収触媒11におけるＮＯｘ吸収
性能の劣化を診断する。また、空燃比増量回数記憶手段
Ｇは、ＮＯｘ吸収量検出手段Ｂにより推定されるＮＯｘ
吸収量が飽和量に達したために、空燃比増量手段Ｃによ
って燃焼混合気の空燃比をリーンから一時的にリッチに
反転させた回数を計数する手段であり、該空燃比増量回
数記憶手段Ｇによる計数結果に基づいて、劣化診断を行
う。
前記計測された遅れ時間と、触媒温度センサ14からの信
号に基づき触媒温度検出手段Ｆで検出された触媒温度と
に基づいて、前記ＮＯｘ吸収触媒11におけるＮＯｘ吸収
性能の劣化を診断する。また、空燃比増量回数記憶手段
Ｇは、ＮＯｘ吸収量検出手段Ｂにより推定されるＮＯｘ
吸収量が飽和量に達したために、空燃比増量手段Ｃによ
って燃焼混合気の空燃比をリーンから一時的にリッチに
反転させた回数を計数する手段であり、該空燃比増量回
数記憶手段Ｇによる計数結果に基づいて、劣化診断を行
う。
【００３７】図４は上記劣化診断を示すフローチャート
であり、まず、ステップ１０（図中にはＳ１０と記して
ある。以下同様）では、始動時の水温ＴＷＩＮＴが所定
温度ＩＴＷ（例えば40℃）以下であったか否かを判別す
る。尚、本実施の形態では、水温Ｔｗをエンジン温度を
代表するパラメータとして用いている。
であり、まず、ステップ１０（図中にはＳ１０と記して
ある。以下同様）では、始動時の水温ＴＷＩＮＴが所定
温度ＩＴＷ（例えば40℃）以下であったか否かを判別す
る。尚、本実施の形態では、水温Ｔｗをエンジン温度を
代表するパラメータとして用いている。
【００３８】始動時水温ＴＷＩＮＴが前記所定温度ＩＴ
Ｗを越えていたときには、高温再始動の可能性があり、
前回の運転中に吸収されたＮＯｘが触媒11内に溜まって
いる可能性がある。後述するように、本実施形態では、
ＮＯｘの吸収脱離を繰り返しているときに診断を行うの
ではなく、始動後に触媒11内に初めてＮＯｘが溜まった
ときに劣化診断を行うので、前回運転時のＮＯｘが触媒
11内に無い状態で診断を行わせた方が、より診断精度が
向上する。
Ｗを越えていたときには、高温再始動の可能性があり、
前回の運転中に吸収されたＮＯｘが触媒11内に溜まって
いる可能性がある。後述するように、本実施形態では、
ＮＯｘの吸収脱離を繰り返しているときに診断を行うの
ではなく、始動後に触媒11内に初めてＮＯｘが溜まった
ときに劣化診断を行うので、前回運転時のＮＯｘが触媒
11内に無い状態で診断を行わせた方が、より診断精度が
向上する。
【００３９】従って、始動時水温ＴＷＩＮＴが前記所定
温度ＩＴＷを越える高温再始動時であって、前回運転時
のＮＯｘが触媒11内に溜まっている可能性がある場合に
は、診断を行うことなくそのまま本ルーチンを終了させ
る。一方、始動時水温ＴＷＩＮＴが前記所定温度ＩＴＷ
以下であるときに、ステップ１１へ進む。ステップ１１
では、そのときの水温Ｔｗがリーン燃焼の条件となる水
温ＴＷＬＥＡＮ（例えば80℃）以上であるか否かを判別
する。
温度ＩＴＷを越える高温再始動時であって、前回運転時
のＮＯｘが触媒11内に溜まっている可能性がある場合に
は、診断を行うことなくそのまま本ルーチンを終了させ
る。一方、始動時水温ＴＷＩＮＴが前記所定温度ＩＴＷ
以下であるときに、ステップ１１へ進む。ステップ１１
では、そのときの水温Ｔｗがリーン燃焼の条件となる水
温ＴＷＬＥＡＮ（例えば80℃）以上であるか否かを判別
する。
【００４０】ステップ１１で、Ｔｗ≧ＴＷＬＥＡＮであ
ると判別されたときには、リーン燃焼での運転が可能な
状態と判断してステップ１２へ進むが、Ｔｗ＜ＴＷＬＥ
ＡＮであるときには、そのまま本ルーチンを終了させ
る。ステップ１２では、エンジン回転数と吸入空気量と
から求められるエンジン負荷条件がリーン燃焼条件であ
るときに１がセットされるリーン燃焼フラグＦＬＥＡＮ
を判別し、前記フラグＦＬＥＡＮが１であればステップ
１３へ進む。
ると判別されたときには、リーン燃焼での運転が可能な
状態と判断してステップ１２へ進むが、Ｔｗ＜ＴＷＬＥ
ＡＮであるときには、そのまま本ルーチンを終了させ
る。ステップ１２では、エンジン回転数と吸入空気量と
から求められるエンジン負荷条件がリーン燃焼条件であ
るときに１がセットされるリーン燃焼フラグＦＬＥＡＮ
を判別し、前記フラグＦＬＥＡＮが１であればステップ
１３へ進む。
【００４１】一方、前記フラグＦＬＥＡＮが０であっ
て、エンジン負荷条件がリーン燃焼条件でないときに
は、本ルーチンを終了させる。上記ステップ１１，１２
の部分がリーン運転判定手段Ａに相当する。ステップ１
３（ＮＯｘ吸収量検出手段Ｂ）では、エンジン回転数と
吸入空気量とから求められるエンジン負荷条件にてエン
ジンから排出されるＮＯｘ量を演算し、該ＮＯｘ量の積
算値として求めたＮＯｘ吸収触媒11におけるＮＯｘ吸収
量ＮＯＸＡＤＰと、飽和量ＮＯＸＭＡＸとを比較する。
て、エンジン負荷条件がリーン燃焼条件でないときに
は、本ルーチンを終了させる。上記ステップ１１，１２
の部分がリーン運転判定手段Ａに相当する。ステップ１
３（ＮＯｘ吸収量検出手段Ｂ）では、エンジン回転数と
吸入空気量とから求められるエンジン負荷条件にてエン
ジンから排出されるＮＯｘ量を演算し、該ＮＯｘ量の積
算値として求めたＮＯｘ吸収触媒11におけるＮＯｘ吸収
量ＮＯＸＡＤＰと、飽和量ＮＯＸＭＡＸとを比較する。
【００４２】そして、ＮＯｘ吸収量ＮＯＸＡＤＰが飽和
量ＮＯＸＭＡＸ以上になっているときには、ステップ１
４（空燃比増量手段Ｃ）へ進み、ＮＯｘ吸収触媒11内の
雰囲気を還元雰囲気にして、吸収されているＮＯｘの脱
離・還元を行わせるべく、空燃比増量係数ＫＲＳによる
噴射量の増量補正を行って、燃焼混合気の空燃比をリー
ンからリッチに一時的に反転させるようにする。
量ＮＯＸＭＡＸ以上になっているときには、ステップ１
４（空燃比増量手段Ｃ）へ進み、ＮＯｘ吸収触媒11内の
雰囲気を還元雰囲気にして、吸収されているＮＯｘの脱
離・還元を行わせるべく、空燃比増量係数ＫＲＳによる
噴射量の増量補正を行って、燃焼混合気の空燃比をリー
ンからリッチに一時的に反転させるようにする。
【００４３】ＮＯｘ吸収量ＮＯＸＡＤＰが飽和量ＮＯＸ
ＭＡＸに達していないときには、ステップ１２へ戻っ
て、リーン燃焼条件の判別と、ＮＯｘ吸収量の積算とを
繰り返す。ステップ１５では、前記ステップ１４におけ
る増量補正を実行したのが、始動後初めてであるか否か
を判別するために、前記増量補正の始動からの回数を計
数する回数フラグＲＳＣＮＴを参照する（空燃比増量回
数記憶手段Ｇ）。
ＭＡＸに達していないときには、ステップ１２へ戻っ
て、リーン燃焼条件の判別と、ＮＯｘ吸収量の積算とを
繰り返す。ステップ１５では、前記ステップ１４におけ
る増量補正を実行したのが、始動後初めてであるか否か
を判別するために、前記増量補正の始動からの回数を計
数する回数フラグＲＳＣＮＴを参照する（空燃比増量回
数記憶手段Ｇ）。
【００４４】そして、前記フラグＲＳＣＮＴが１であっ
て、始動後初回の増量補正時であるときには、ステップ
１６へ進むが、前記フラグＲＳＣＮＴが０であって増量
補正が２回目以降であることを示す場合には、診断を行
うことなくそのまま本ルーチンを終了させる。
て、始動後初回の増量補正時であるときには、ステップ
１６へ進むが、前記フラグＲＳＣＮＴが０であって増量
補正が２回目以降であることを示す場合には、診断を行
うことなくそのまま本ルーチンを終了させる。
【００４５】ＮＯｘ吸収触媒11においてＮＯｘの吸収，
脱離を繰り返しているときには、触媒温度が高温から低
温に移行してＮＯｘ吸収量が減少変化することがあり、
このように、触媒温度が高温から低温に移行すると、低
温から高温に移行する場合よりもＮＯｘの脱離量が多く
なって、前記遅れ時間ＴＦＲとしてより長い時間が計測
されることになり、前記遅れ時間ＴＦＲに基づく劣化診
断の精度が低下する。
脱離を繰り返しているときには、触媒温度が高温から低
温に移行してＮＯｘ吸収量が減少変化することがあり、
このように、触媒温度が高温から低温に移行すると、低
温から高温に移行する場合よりもＮＯｘの脱離量が多く
なって、前記遅れ時間ＴＦＲとしてより長い時間が計測
されることになり、前記遅れ時間ＴＦＲに基づく劣化診
断の精度が低下する。
【００４６】そこで、始動後初回の増量補正（脱離）時
に計測された遅れ時間ＴＦＲのみに基づいて劣化診断を
行わせる構成とすることで、触媒温度が高温から低温に
移行するときに計測された遅れ時間ＴＦＲに基づく診断
を間接的に禁止し、前記遅れ時間ＴＦＲに基づく診断の
精度を向上させる。
に計測された遅れ時間ＴＦＲのみに基づいて劣化診断を
行わせる構成とすることで、触媒温度が高温から低温に
移行するときに計測された遅れ時間ＴＦＲに基づく診断
を間接的に禁止し、前記遅れ時間ＴＦＲに基づく診断の
精度を向上させる。
【００４７】ステップ１６（触媒後空燃比の触媒前空燃
比に対する遅れ時間検出手段Ｄ）では、前記空燃比増量
係数ＫＲＳによって燃焼混合気の空燃比をリッチに反転
させたときに、上流側酸素センサ12でリッチへの反転が
検出されてから、下流側酸素センサ13でリッチへの反転
が検出されるまでの遅れ時間ＴＦＲを計測する（図５参
照）。
比に対する遅れ時間検出手段Ｄ）では、前記空燃比増量
係数ＫＲＳによって燃焼混合気の空燃比をリッチに反転
させたときに、上流側酸素センサ12でリッチへの反転が
検出されてから、下流側酸素センサ13でリッチへの反転
が検出されるまでの遅れ時間ＴＦＲを計測する（図５参
照）。
【００４８】触媒上流側の排気空燃比がリッチに反転し
てＮＯｘ吸収触媒11においてＮＯｘの脱離・還元の開始
されると、ＮＯｘの脱離と同時に脱離する酸素Ｏ2によ
って触媒下流の空燃比がストイキ近傍に保持され、ＮＯ
ｘの脱離が完了してから触媒下流側の排気空燃比が上流
側と同等にリッチに反転することになり、かかる触媒前
に対する触媒後のリッチ反転の遅れ時間は、図６に示す
ように、ＮＯｘ吸収触媒11における実際のＮＯｘ吸収量
に相関する。
てＮＯｘ吸収触媒11においてＮＯｘの脱離・還元の開始
されると、ＮＯｘの脱離と同時に脱離する酸素Ｏ2によ
って触媒下流の空燃比がストイキ近傍に保持され、ＮＯ
ｘの脱離が完了してから触媒下流側の排気空燃比が上流
側と同等にリッチに反転することになり、かかる触媒前
に対する触媒後のリッチ反転の遅れ時間は、図６に示す
ように、ＮＯｘ吸収触媒11における実際のＮＯｘ吸収量
に相関する。
【００４９】本実施の形態の場合、ＮＯｘ吸収量が所定
の飽和量に達していると推定されるときに、空燃比をリ
ッチ化させているから、ＮＯｘ吸収触媒11の初期状態で
は、前記飽和量に見合った遅れ時間を要するはずであ
り、前記遅れ時間が初期状態よりも短くなった場合に
は、ＮＯｘ吸収性能の劣化によって、実際に吸収できる
ＮＯｘ量が減少しているものと推定できる。
の飽和量に達していると推定されるときに、空燃比をリ
ッチ化させているから、ＮＯｘ吸収触媒11の初期状態で
は、前記飽和量に見合った遅れ時間を要するはずであ
り、前記遅れ時間が初期状態よりも短くなった場合に
は、ＮＯｘ吸収性能の劣化によって、実際に吸収できる
ＮＯｘ量が減少しているものと推定できる。
【００５０】尚、三元触媒では、酸素ストレージ効果に
よりＨＣ，ＣＯとＯ2とが結び付き転化するため、図５
に示したように、触媒下流の空燃比は触媒内のＯ2が消
費されるまで一時的に略ストイキ近傍となるが、その時
間は、ＮＯｘ吸収触媒に比べて極端に短い。これは、Ｎ
Ｏｘ吸収性能がない通常の三元触媒の特質であり、仮
に、本実施の形態と同様に遅れ時間を計測しても、これ
は触媒の三元性能を示すに過ぎない。
よりＨＣ，ＣＯとＯ2とが結び付き転化するため、図５
に示したように、触媒下流の空燃比は触媒内のＯ2が消
費されるまで一時的に略ストイキ近傍となるが、その時
間は、ＮＯｘ吸収触媒に比べて極端に短い。これは、Ｎ
Ｏｘ吸収性能がない通常の三元触媒の特質であり、仮
に、本実施の形態と同様に遅れ時間を計測しても、これ
は触媒の三元性能を示すに過ぎない。
【００５１】ステップ１７（触媒温度検出手段Ｆ）で
は、ＮＯｘ吸収触媒11の温度ＴＣＡＴを、触媒温度セン
サ14からの検出信号に基づいて検出する。尚、触媒温度
センサ14を備えない場合には、エンジン回転数と負荷条
件とから触媒11の温度を推定する構成であっても良い。
ステップ１８では、図７に示すように、前記遅れ時間Ｔ
ＦＲと触媒温度とに応じて、ＮＯｘ吸収性能の劣化度合
いを予め記憶した劣化マップＭＡＰＥＡＫを参照し、ス
テップ１９（触媒劣化検出手段Ｅ）では、実際の遅れ時
間ＴＦＲ，触媒温度ＴＣＡＴに対応する劣化度合いＮＲ
ＥＫを検索する。
は、ＮＯｘ吸収触媒11の温度ＴＣＡＴを、触媒温度セン
サ14からの検出信号に基づいて検出する。尚、触媒温度
センサ14を備えない場合には、エンジン回転数と負荷条
件とから触媒11の温度を推定する構成であっても良い。
ステップ１８では、図７に示すように、前記遅れ時間Ｔ
ＦＲと触媒温度とに応じて、ＮＯｘ吸収性能の劣化度合
いを予め記憶した劣化マップＭＡＰＥＡＫを参照し、ス
テップ１９（触媒劣化検出手段Ｅ）では、実際の遅れ時
間ＴＦＲ，触媒温度ＴＣＡＴに対応する劣化度合いＮＲ
ＥＫを検索する。
【００５２】ＮＯｘ吸収触媒11におけるＮＯｘ吸収量
は、触媒温度に影響され、図８に示すように、触媒温度
が高過ぎても低下し、また、低過ぎても低下する。従っ
て、触媒温度とは無関係に劣化診断を行うと、触媒温度
が例えば低いためにＮＯｘ吸収量が低下し、これによっ
て、前記遅れ時間ＴＦＲが短くなった場合に、これを、
ＮＯｘ吸収性能の劣化によるものとして誤診断する可能
性がある。そこで、図７に示すように、前記遅れ時間Ｔ
ＲＦと触媒温度とからＮＯｘ吸収性能の劣化度合いを診
断するようにして、触媒温度によるＮＯｘ吸収性能のば
らつきを加味して劣化を診断できるようにしてある。
は、触媒温度に影響され、図８に示すように、触媒温度
が高過ぎても低下し、また、低過ぎても低下する。従っ
て、触媒温度とは無関係に劣化診断を行うと、触媒温度
が例えば低いためにＮＯｘ吸収量が低下し、これによっ
て、前記遅れ時間ＴＦＲが短くなった場合に、これを、
ＮＯｘ吸収性能の劣化によるものとして誤診断する可能
性がある。そこで、図７に示すように、前記遅れ時間Ｔ
ＲＦと触媒温度とからＮＯｘ吸収性能の劣化度合いを診
断するようにして、触媒温度によるＮＯｘ吸収性能のば
らつきを加味して劣化を診断できるようにしてある。
【００５３】尚、前記診断されたＮＯｘ吸収性能の劣化
度合いを整備情報として記憶させ、また、ＮＯｘ吸収触
媒11の劣化度合いが許容レベル以上になった場合には、
触媒劣化を示す警告灯を点灯させたり、リーン燃焼を禁
止するなどの処置を施すようにすることができる。ま
た、ＮＯｘ吸収性能の劣化度合いに応じて、飽和量を修
正して、空燃比をリッチ反転させてＮＯｘの脱離・還元
を行わせるタイミングを、劣化が進むにつれて早めるよ
うにしても良い。
度合いを整備情報として記憶させ、また、ＮＯｘ吸収触
媒11の劣化度合いが許容レベル以上になった場合には、
触媒劣化を示す警告灯を点灯させたり、リーン燃焼を禁
止するなどの処置を施すようにすることができる。ま
た、ＮＯｘ吸収性能の劣化度合いに応じて、飽和量を修
正して、空燃比をリッチ反転させてＮＯｘの脱離・還元
を行わせるタイミングを、劣化が進むにつれて早めるよ
うにしても良い。
【００５４】上記実施の形態では、ＮＯｘ吸収量が飽和
量に達していると推定されるときに空燃比をリッチ化さ
せ、このときの触媒前後における空燃比変化の位相差に
基づいて触媒11のＮＯｘ吸収性能の劣化を診断させる構
成としたが、劣化診断においては、必ずしも飽和量まで
ＮＯｘを吸収させる必要はなく、リーン燃焼からリッチ
に反転させる直前までのＮＯｘ吸収量の推定値と、触媒
後の空燃比反転の遅れ時間とから、ＮＯｘ吸収性能の劣
化を診断させることができる。
量に達していると推定されるときに空燃比をリッチ化さ
せ、このときの触媒前後における空燃比変化の位相差に
基づいて触媒11のＮＯｘ吸収性能の劣化を診断させる構
成としたが、劣化診断においては、必ずしも飽和量まで
ＮＯｘを吸収させる必要はなく、リーン燃焼からリッチ
に反転させる直前までのＮＯｘ吸収量の推定値と、触媒
後の空燃比反転の遅れ時間とから、ＮＯｘ吸収性能の劣
化を診断させることができる。
【００５５】また、上記実施の形態では、触媒上流側の
排気空燃比がリッチに反転してから、触媒下流側の排気
空燃比がリッチに反転するまでの時間を遅れ時間として
計測させたが、燃料噴射量の増量時点から触媒下流側の
排気空燃比がリッチに反転するまでの時間を遅れ時間と
して計測させる構成であっても良い。
排気空燃比がリッチに反転してから、触媒下流側の排気
空燃比がリッチに反転するまでの時間を遅れ時間として
計測させたが、燃料噴射量の増量時点から触媒下流側の
排気空燃比がリッチに反転するまでの時間を遅れ時間と
して計測させる構成であっても良い。
【図１】請求項６記載の発明に係る触媒劣化診断装置の
構成ブロック図。
構成ブロック図。
【図２】実施の形態におけるエンジンのシステム構成
図。
図。
【図３】劣化診断の実施形態を示す制御ブロック図。
【図４】劣化診断の実施形態を示すフローチャート。
【図５】ＮＯｘ脱離時における触媒前後の空燃比変化を
示すタイムチャート。
示すタイムチャート。
【図６】触媒前に対する触媒後の空燃比変化の遅れ時間
とＮＯｘ吸収量との相関を示す線図。
とＮＯｘ吸収量との相関を示す線図。
【図７】触媒温度と遅れ時間とに応じて劣化度合いを記
憶したマップを示す線図。
憶したマップを示す線図。
【図８】触媒温度とＮＯｘ吸収量との相関を示す線図。
１…エンジン
２…エアクリーナ
３…エアフローメータ
４…スロットルチャンバ
５…吸気マニホールド
６…燃料噴射弁
７…水温センサ
８…クランク角センサ
９…コントロールモジュール
10…排気通路
11…ＮＯｘ吸収触媒
12…上流側酸素センサ
13…下流側酸素センサ
14…触媒温度センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−260948（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−260949（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−200737（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−121944（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−195759（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/08 - 3/36
F02D 41/04
F02D 41/14
F02D 45/00
Claims (8)
- 【請求項１】排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであ
るときに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空
燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸収
したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸収触媒を備
え、理論空燃比よりもリーン空燃比での燃焼運転を行い
うるエンジンの触媒劣化診断装置であって、 リーン燃焼中に前記ＮＯｘ吸収触媒に対するＮＯｘ吸収
量を推定すると共に、前記ＮＯｘ吸収触媒前の排気空燃
比のリーンからリッチへの反転に対して前記ＮＯｘ吸収
触媒後の排気空燃比がリーンからリッチに反転するまで
の遅れ時間を計測し、前記ＮＯｘ吸収量の推定値と前記
遅れ時間との相関から前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯ
ｘ吸収性能の劣化を診断する構成とし、かつ、前記遅れ
時間に基づく劣化診断を、始動後初回のリッチ反転時に
計測された遅れ時間のみに基づいて行うことを特徴とす
るエンジンの触媒劣化診断装置。 - 【請求項２】排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであ
るときに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空
燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸収
したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸収触媒を備
え、理論空燃比よりもリーン空燃比での燃焼運転を行い
うるエンジンの触媒劣化診断装置であって、 前記ＮＯｘ吸収触媒に吸収されたＮＯｘを還元処理すべ
く燃焼混合気の空燃比をリーンからリッチに一時的に反
転させたときに、前記ＮＯｘ吸収触媒の下流側の排気空
燃比の応答遅れ時間を計測し、該遅れ時間に基づいて前
記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の劣化を診断
する構成とし、かつ、前記遅れ時間に基づく劣化診断
を、始動後初回のリッチ反転時に計測された遅れ時間の
みに基づいて行うことを特徴とするエンジンの触媒劣化
診断装置。 - 【請求項３】前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収量
を推定し、該推定されるＮＯｘ吸収量が飽和量に達して
いるときに、燃焼混合気の空燃比をリーンからリッチに
一時的に反転させることを特徴とする請求項２記載のエ
ンジンの触媒劣化診断装置。 - 【請求項４】前記遅れ時間と前記ＮＯｘ吸収触媒の温度
とに基づいてＮＯｘ吸収性能の劣化を診断することを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジン
の触媒劣化診断装置。 - 【請求項５】前記遅れ時間に基づく劣化診断を、始動時
のエンジン温度が所定温度以下であったときに行わせる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の
エンジンの触媒劣化診断装置。 - 【請求項６】排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであ
るときに排気中のＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空
燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸収
したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸収触媒を備
え、理論空燃比よりもリーン空燃比での燃焼運転を行い
うるエンジンの触媒劣化診断装置であって、 リーン燃焼中に前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収
量を推定するＮＯｘ吸収量推定手段と、 該ＮＯｘ吸収量推定手段で推定されたＮＯｘ吸収量が飽
和量に達していると判断したときに、燃焼混合気をリー
ンからリッチに一時的に反転させるリッチ化手段と、 前記ＮＯｘ吸収触媒の上流側で排気空燃比を検出する上
流側空燃比検出手段と、 前記ＮＯｘ吸収触媒の下流側で排気空燃比を検出する下
流側空燃比検出手段と、 前記リッチ化手段により燃焼混合気の空燃比をリッチに
反転させたときに、前記上流側空燃比検出手段による排
気空燃比のリーンからリッチへの反転検出から、前記下
流側空燃比検出手段による排気空燃比のリーンからリッ
チへの反転検出までの遅れ時間を計測する遅れ時間計測
手段と、前記リッチ化手段による始動後初回のリッチ反転時に前
記遅れ時間計測手段で計測された前記遅れ時間のみに基
づいて、 前記ＮＯｘ吸収触媒におけるＮＯｘ吸収性能の
劣化を診断する劣化診断手段と、 を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの触媒劣
化診断装置。 - 【請求項７】前記ＮＯｘ吸収触媒の温度を検出する触媒
温度検出手段を備え、前記劣化診断手段が、前記遅れ時
間と前記検出されたＮＯｘ吸収触媒の温度とに基づい
て、ＮＯｘ吸収性能の劣化を診断することを特徴とする
請求項６記載のエンジンの触媒劣化診断装置。 - 【請求項８】前記劣化診断手段が、始動時のエンジン温
度が所定温度以下であったときに劣化診断を行うことを
特徴とする請求項６又は７記載のエンジンの触媒劣化診
断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22366597A JP3520730B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | エンジンの触媒劣化診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22366597A JP3520730B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | エンジンの触媒劣化診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1162562A JPH1162562A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3520730B2 true JP3520730B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=16801740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22366597A Expired - Lifetime JP3520730B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | エンジンの触媒劣化診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3520730B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4354068B2 (ja) | 2000-02-02 | 2009-10-28 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排ガスの空燃比制御装置 |
| KR100482553B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2005-04-14 | 현대자동차주식회사 | 차량의 배출 시스템 모니터링 제어방법 |
| KR100928538B1 (ko) | 2002-12-23 | 2009-11-26 | 주식회사 포스코 | 산소공장 흡착기 엠에스 겔 진단장치 |
| US7121080B2 (en) | 2003-09-08 | 2006-10-17 | Ford Global Technologies, Llc | Computer readable storage medium with instructions for monitoring catalytic device |
| JP5093367B2 (ja) * | 2010-04-14 | 2012-12-12 | トヨタ自動車株式会社 | 電気加熱式触媒及びその製造方法 |
| US9163574B2 (en) * | 2011-05-24 | 2015-10-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Sensor characteristic correction device |
-
1997
- 1997-08-20 JP JP22366597A patent/JP3520730B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1162562A (ja) | 1999-03-05 |
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