JPH05202735A - 内燃機関の排ガス浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排ガス浄化装置

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JPH05202735A JP4012063A JP1206392A JPH05202735A JP H05202735 A JPH05202735 A JP H05202735A JP 4012063 A JP4012063 A JP 4012063A JP 1206392 A JP1206392 A JP 1206392A JP H05202735 A JPH05202735 A JP H05202735A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はヒータを通電することによって触媒
の暖機を促進させるようにした内燃機関の排ガス浄化装
置に関し、システムの故障診断を精度良く行なうことを
目的とする。 【構成】 アイドルスイッチがオンで(ステップ4
1)、触媒床温が所定値以下のときヒータをオンとする
(ステップ42,46)。この状態が所定時間継続して
も触媒床温が所定値以下のときには、ヒータをオフとし
(ステップ41,42,45,48)、ダイアグランプ
を点灯する(ステップ49)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排ガス装置に
係り、特にヒータ付触媒のヒータを通電することによっ
て触媒の暖機を促進させるようにした、内燃機関の排ガ
ス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気ガス浄化のための触媒
は、一般に所定の温度に達しないと活性化せず、浄化機
能が得られない。内燃機関における触媒は排ガスによっ
て加熱されるが、特に冷間始動時には排気温が低く、し
かも内燃機関本体が未だ暖機されていないため、燃料の
燃焼率も悪く、排ガス浄化が困難である。
【0003】そこで、触媒を加熱するためのヒータと触
媒の温度を検出するサーモスタットとを設け、ヒータを
通電して触媒を強制的に加熱し、サーモスタットにより
触媒の温度が所定温度範囲に保たれるようにヒータへの
通電を制御するようにした、排ガス浄化装置が従来より
知られている(実開昭48−32714号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の排ガス浄化装置では、サーモスタットが不良の場合に
は触媒床温が所定温度範囲を越えた場合でもヒータへの
通電が行なわれて触媒床温を異常に高温とさせ、触媒を
劣化させる可能性がある。また、ヒータが不良の場合に
は所定の排ガス浄化性能が得られない可能性があるが、
サーモスタットは排ガス温によって作動するため、サー
モスタットの作動の有無だけでは精度良く故障判断がで
きない。
【0005】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、触媒の温度変化に基づいて故障判断するようにした
内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
図を示す。本発明は内燃機関10の排気通路11に設置
された、排気浄化を行なうための触媒12a及びヒータ
12bからなるヒータ付触媒12と、ヒータ12bを通
電して触媒12aを加熱する通電手段13とを備える排
ガス浄化装置において、負荷検出手段14,温度検出手
段15,制御手段16及び判定手段17を具備するよう
にしたものである。
【0007】ここで、上記の負荷検出手段14は内燃機
関10が低負荷運転状態であることを検出する。また、
温度検出手段15は触媒12aの温度を検出する。制御
手段16は負荷検出手段14により低負荷運転状態と検
出され、かつ、温度検出手段15により触媒12aの温
度が所定値以下と検出されたときに、前記通電手段13
を作動制御する。更に、判定手段17は通電手段13が
作動状態で所定時間、触媒12aの温度が前記所定値以
下のときにシステム故障と判定する。
【0008】
【作用】制御手段16が低負荷運転状態で、かつ、触媒
12aの温度が所定値以下のときに通電手段13を作動
制御すると、ヒータ12b及び温度検出手段15が夫々
正常な場合には、時間の経過と共に触媒12aの温度が
上昇していき、所定時間経過した時点では所定値より高
い温度となる。
【0009】しかし、ヒータ12bが不良な場合には通
電手段13が作動してもヒータ12bの発熱量は極めて
小さいために上記所定時間経過しても触媒12aの温度
を前記所定値にまで高めることができず、また温度検出
手段15が不良な場合には、ヒータ12bが触媒12a
を加熱しても触媒12aの温度を正確に検出できないか
ら、前記所定時間の通電を行なっても触媒12aの温度
が前記所定値以上であるとの検出結果が得られない。そ
こで、本発明では、判定手段17により、通電手段13
が所定時間通電動作を継続した時点で、触媒12aの温
度が前記所定値以下のときにはシステム故障と判定す
る。
【0010】
【実施例】図2は本発明の一実施例の構成図を示す。同
図中、21はエンジンで、前記内燃機関10に相当す
る。このエンジン21の燃焼室は排気弁(いずれも図示
せず)を介してエキゾーストマニホルド22(前記排気
通路11に相当)に連通されている。エキゾーストマニ
ホルド22はその出口にAI(エア・インジェクショ
ン)導入口23が設けられ、更にそのAI導入口23の
下流側のヒータ付触媒24(前記ヒータ付触媒12に相
当)に連通されている。ヒータ付触媒24の下流側はス
タートキャット25及びメイン触媒26が順次配設され
ている。スタートキャット25は小容量の触媒であり、
ヒータ付触媒24及びメイン触媒26と共に、夫々にお
いて触媒作用により排ガス浄化を行なう。
【0011】ヒータ付触媒24には正電極27と負電極
28が設けられている。ヒータ付触媒24の近くには、
ヒータ温度検出用の例えば熱電対による温度検出器29
が設けられている。温度検出器29は前記温度検出手段
15に相当する。上記の負電極28はバッテリ30の負
端子に接続され、また上記の正電極27はコントローラ
31を介してバッテリ30の正端子に接続されている。
バッテリ30はコントローラ31と共に前記した通電手
段13を構成している。
【0012】コントローラ31はライン32を介してヒ
ータ付触媒24の端子電圧が入力され、またライン33
を介してバッテリ30の端子電圧が入力される。また、
コントローラ31は運転席に設けられているダイアグラ
ンプ34に接続されてこれを点灯制御し、インテークマ
ニホルド37内に設けられているスロットルバルブ(図
示せず)が全閉のときオンとされるアイドルスイッチ3
5の検出信号が入力される。アイドルスイッチ35は負
荷検出手段14を構成している。
【0013】ヒータ付触媒24は公知の構成で(例えば
実開昭63−67609号公報)、例えばケース内にセ
ラミック製のハニカム状モノリス担体に、触媒を担持さ
せた主モノリス触媒と、ヒータとしてのメタルモノリス
触媒とが排ガス通過方向に隣接して設けられ、上記の正
電極27と負電極28との間に通電を行なうと、メタル
モノリス触媒が加熱し、メタルモノリス触媒を活性化温
度とすると共に主モノリス触媒の入ガス温度も昇温し
て、主モノリス触媒により排ガス中の炭化水素(HC)
や一酸化炭素(CO)を低減させる。
【0014】コントローラ31は例えばマイクロコンピ
ュータからなり、制御手段16及び判定手段17をソフ
トウェア処理により実現する。図3はこのコントローラ
31により実行される触媒暖機ヒータ制御ルーチンを示
す。この触媒暖機ヒータ制御ルーチンが起動されると、
まずアイドルスイッチ(IDLスイッチ)35がオンか
否か判定される(ステップ41)。
【0015】すなわち、本実施例によればアイドルスイ
ッチ35がオンとなるアイドル状態のような軽負荷運転
時のみ後述のヒータ通電を行なう。この軽負荷運転時は
一般に排ガス量が少ないために触媒の温度低下が大き
く、触媒が非活性化状態となり、排気エミッションが悪
化しやすいので、ヒータへの通電が必要な場合が多いか
らである。
【0016】ステップ41でアイドルスイッチ35がオ
ンと判定されたときには、温度検出器29により検出さ
れるヒータ温度から間接的に触媒床温を検出し、その検
出温度が所定値以下か否か判定される(ステップ4
2)。ステップ41でアイドルスイッチ35がオフと判
定されたときは、触媒温度が十分高く保てるような運転
域であるから、触媒床温を検出することなくヒータ付触
媒24のヒータへの通電をオフとする(ステップ4
3)。
【0017】また、アイドルスイッチ35がオンと判定
されても、触媒床温が所定値以上とステップ42で判定
されたときは、もしヒータ通電を行なうと触媒床温が上
がりすぎ、ヒータ付触媒24を劣化させてしまう可能性
があるので、ヒータへの通電をオフとする(ステップ4
3)。ヒータへの通電をオフとした後はタイマをクリア
して(ステップ44)、このルーチンを終了する。
【0018】一方、ステップ42で触媒床温が所定値以
上と判定されたときは、タイマをチェックして所定時間
経過したか否か判定される(ステップ45)。上記のタ
イマは例えばイニシャルルーチンによってクリアされて
おり、後述のステップ47でのみインクリメントされる
ため、最初はこのステップ45が実行されたときは、所
定時間経過していないとの判定結果が得られ、これによ
りステップ46へ進んでヒータ付触媒24のヒータへの
通電が開始される。
【0019】ヒータへの通電が開始されると、タイマが
所定値インクリメントされてこのルーチンを抜ける。そ
の後、この触媒暖機ヒータ制御ルーチンが所定周期毎に
割り込み起動され、アイドルスイッチ35がオン状態の
ときはヒータへの通電が継続される(ステップ47)。
【0020】これにより、ヒータ及び温度検出器29が
いずれも正常なときには、ヒータへの通電の継続によっ
てヒータ付触媒24の触媒床温が上昇し、前記所定時間
経過する前に触媒床温が所定値より高温にまで達するた
め、ステップ41及び42を経由してステップ43の処
理が実行され、ヒータへの通電が停止される。
【0021】しかし、アイドルスイッチ35がオン状態
のときにヒータへの通電を上記所定時間継続しても、上
記触媒床温が所定値より高温に達しないときは、ヒータ
付触媒24のヒータが不良で触媒の加熱が不十分である
か、又は温度検出器29が不良でヒータ温度の正確な検
出ができないものと考えられる。
【0022】この場合、温度検出器29が異常だとする
と、ヒータの加熱によって触媒床温が所定値以上に上昇
しすぎていることがあり得るので、上記ステップ45で
所定時間経過したと判定されたときはステップ48へ進
み、ヒータ付触媒24のヒータへの通電を停止し(ステ
ップ48)、ダイアグランプ34を点灯して(ステップ
49)、運転者に排ガス浄化システムの異常を知らせ
る。
【0023】このように、本実施例によれば、アイドル
時のように排ガス量が少なく、排ガスにより触媒床温が
変化しにくい時に、ヒータ付触媒24及び温度検出器2
9の故障の有無を判断しているため、正確な故障診断が
できる。
【0024】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば温度検出器29は触媒の温度を直
接に検出するように取付けてもよい。
【0025】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、軽負荷運
転状態で所定時間ヒータ通電を継続したときに、触媒床
温が所定値以下のときにはシステム故障と判定するよう
にしたため、正確な故障診断ができると共に、故障診断
時には速やかに故障対策がとれるのでヒータ付触媒の触
媒劣化を従来に比し大幅に低減することができる等の特
長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】本発明の一実施例の構成図である。
【図3】本発明の要部の一実施例である触媒暖機ヒータ
制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】 10 内燃機関 11 排気通路 12a 触媒 12b ヒータ 12,24 ヒータ付触媒 13 通電手段 14 負荷検出手段 15 温度検出手段 16 制御手段 17 判定手段 31 コントローラ 35 アイドルスイッチ 36 ダイアグランプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気通路に設置され、排気浄
    化を行なうための触媒及び通電手段により通電されるこ
    とにより上記触媒を加熱するヒータからなるヒータ付触
    媒を有する排ガス浄化装置において、 前記内燃機関が低負荷運転状態であることを検出する負
    荷検出手段と、 前記触媒の温度を検出する温度検出手段と、 前記負荷検出手段により低負荷運転状態と検出され、か
    つ、前記温度検出手段により前記触媒の温度が所定値以
    下と検出されたときに、前記通電手段を作動制御する制
    御手段と、 前記通電手段が作動状態で所定時間、前記触媒の温度が
    前記所定値以下のときにシステム故障と判定する判定手
    段とを具備することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化
    装置。
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