JPH03246456A - 触媒劣化検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は触媒劣化検出装置に関し、特に車両排気ガス浄
化用触媒の劣化程度を確実に検出できる触媒劣化検出装
置に関する。

［従来の技術］ 近年、車両の排気管には排気ガス中に含まれる有害成分
を除去して排気ガスを浄化する触媒が設けられており、
特にＣＯ，ＨＣの酸化と、ＮＯｘの還元を同時に行って
これらを浄化する三元触媒が多用されている。かかる触
媒は使用に伴い劣化するため、適当時期に交換する必要
がある。

そこで、例えば特開昭６３−２３′１２５２号公報では
酸素センサがＣＯにも反応することを利用して、触媒コ
ンバータの上流側と下流側にそれぞれ酸素センサを設け
、これらセンサの出力極大値の差が一定値より小さくな
った時に触媒劣化を検出する方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、触媒の浄化能力は排気ガスの温度や空燃
比等により左右されて、常に一定ではなく、したがって
従来方法における上記出力極大値の差は触媒の劣化のみ
ならず、排気ガスの状態によっても変動し、正確な劣化
検知が困難であるという問題がある。

そこで、本発明はかかる課題を解決し、触媒劣化を排気
ガスの状態に無関係に確実に検出できる触媒劣化検出装
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］ 本発明の詳細な説明すると、エンジン排気管の途中に設
けた排気ガス浄化用触媒コンバータの触媒劣化検出装置
は、上記触媒コンバータ２設置位置を迂回してエンジン
排気管１の上流側と下流側を結ぶバイパス管３と、該バ
イパス管３の途中に設置され、上記触媒コンバータ２の
触媒と同一組成とした基準触媒４と、上記触媒コンバー
タ通過後の排気ガス中のみの酸素濃度を検出するととも
に上記基準触媒通過後の排気ガスを含んだ排気ガス中の
酸素濃度を検出する酸素センサ手段６と、触媒コンハー
フ２通過後の排気ガス中のみの酸素濃度に対応する上記
酸素センサ手段６の出力信号と基準触媒４通過後の排気
ガスを含んだ排気ガス中の酸素濃度に対応する上記酸素
センサ手段６の出力信号との各特性値の比が所定値を越
えた時に上記触媒コンバータ２の劣化を検知する手段８
とを具備している。

［作用］ 触媒コンバータ２の性能が劣化していない場合には、触
媒コンバータ２を通過した排気ガス流と基準触媒４を通
過した排気ガス流で有害成分の除去率は同程度であるか
ら、酸素センサ手段６で得られる出力信号の特性値、例
えばその周波数やレベルは殆ど等しい。

これに対して、触媒コンバータ２の性能が劣化すると、
これを通過した排気ガス流の有害成分除去率は基準触媒
４を通過した排気ガス流のそれよ２つも小さくなり、上
記酸素センサ手段６の出力信号の特性値の比は大きくな
る。しかして、この比が所定値を越えた時に触媒劣化を
検出する。

この場合、触媒コンバータ２の浄化能力は排気ガスの温
度や空燃比等により変動するが、基準触媒４の浄化能力
も同様に変動するから、既述の如く、酸素センサ手段６
の出力信号の特性値の比をとることにより、排気ガスの
状態に左右されることなく正確に触媒コンバータ２の劣
化を検出することができる。

［実施例］ 第１図には車両エンジンの排気管を示し、排気管１は途
中拡径して内部に三元触媒の触媒コンバータ２が設けで
ある。エンジンの排気ガスは図中矢印で示す如く触媒コ
ンバータ２を通過し浄化されて下流側へ流出する。

上記排気管１にはバイパス管３が設けてあり、これは触
媒コンバータ２を迂回するようにその上流側と下流側で
排気管１に接続されている。このバイパス管３には途中
に上記触媒コンバータ２の触媒と同一組成の基準触媒４
が設けてあり、この基準触媒４より上流位置に開閉弁５
が設けである。

そして、上記排気管１には、バイパス管３の下流接続部
に近い側壁に酸素センサ６が設けである。

なお、排気管１の上流位置の側壁には空燃比制御用の酸
素センサ７が設けである。

上記酸素センサ６の出力信号は作動を後述する演算回路
８に入力しており、上記開閉弁５は演算回路８の出力に
より作動せしめられる。演算回路８はマイクロコンピュ
ータ（ＣＰＵ）８１、制御プログラム記憶用のリードオ
ンリメモリ（ＲＯＭ＞８２、データ記憶用のランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）８３、入出力インターフェース
（Ｉｌｏ）８４より構成されている。

未浄化の排気ガスが流れる排気管１上流側の酸素センサ
７の出力は第２図に示す如きもので、出力電圧がエンジ
ンの排気行程に応じて周期的に脈動する。かかる排気ガ
スを、未だ劣化していない触媒コンバータ２に通した場
合の、酸素センサ６の出力信号を第３図（１）に示し、
脈動周期が非常に長くなっている。そして、この脈動周
期は触媒が劣化するに従って次第に短くなり、上記上流
側酸素センサ７の出力周期に近付いて行く（第３図（２
））。

かかる現象を前提として、上記演算回路８で行う処理手
順を第４図で説明する。

ステップ１０１では、劣化検出が容易な、例えば暖機後
の一定走行時といった条件成立を判断する。条件が成立
しない間は開閉弁５を閉じ（ステップ１０２＞、タイマ
Ｔをクリヤする（ステ・ツブ１０３）。

上記ステップ１０１で劣化検出条件が成立すると、上記
タイマＴが時間Ｔ１を越えるまで、酸素センサ６の出力
信号の周波数平均ＦＯを算出する。

この時の周波数平均ＦＯは触媒コンバータ２を通過した
排気ガスの脈動によるものである。

タイマＴが上記時間Ｔ１を越えると開閉弁５を開き、こ
のタイマＴが時間Ｔ２を越えるまでの酸素センサ出力信
号の周波数平均Ｆ１を算出する。

この時の周波数平均Ｆ１は、バイパス管３中の基。

準触媒４を通過した排気ガスの脈動によるものである。

その理由は、上記酸素センサ６をバイパス管３の下流接
続部に近い排気管１側壁に設けたことにより、開閉弁５
開放時には上記酸素センサ６を通る排気ガスは大部分が
バイパス管３より流出したものとなるからである。上記
基準触媒４には劣化検出の際に短時間排気ガスが流れる
だけであるから、殆ど劣化しない。

タイマＴが時間Ｔ２を越えると、開閉弁５を閉じ、上記
周波数平均ＦＯとＦｌの比をとって触媒コンバータ２の
劣化を確認し、上記比が一定以上になっていると劣化を
生じているものとして警報を発する。

かかる構成においては、排気ガスの温度や空燃比等の状
態が変化しても、同一条件で基準触媒を通過した排気ガ
スと触媒コンバータを通過した排気ガスを比較するから
、排気ガスの状態変化による影響を受けることなく良好
かつ確実な判定をなすことができる。

なお、上記実施例では酸素センサ出力の脈動周波数を測
定したが、出力レベルを測定しても同様の効果が得られ
る。

また、上記実施例では触媒コンバータを通過するガス流
の酸素濃度と基準触媒を通過するガス流の酸素濃度を共
通の酸素センサで測定したが、第１図の鎖線で示す如く
、基準触媒を通過したガス流の酸素濃度を測定する専用
の酸素センサを別個に設けても、もちろん良い。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明の触媒劣化検出装置によれば、排気
ガスの温度状態等に無関係に確実に触媒劣化を判定する
ことができ、排気エミッションの悪化を未然に防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は装置の概略構成図、第２図および第３図は酸素
センサの出力波形図、第４図は演算回路の作動フローチ
ャートである。 １・・・排気管 ２・・・触媒コンバータ ３・・・バイパス管 ４・・・基準触媒 ５・・・開閉弁 ６・・・酸素センサ（酸素センサ手段）８・・・演算回
路 第３図 時 間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジン排気管の途中に設けた排気ガス浄化用触媒コン
   バータの触媒劣化検出装置であって、上記触媒コンバー
   タ設置位置を迂回してエンジン排気管の上流側と下流側
   を結ぶバイパス管と、該バイパス管の途中に設置され、
   上記触媒コンバータの触媒と同一組成とした基準触媒と
   、上記触媒コンバータ通過後の排気ガス中のみの酸素濃
   度を検出するとともに上記基準触媒通過後の排気ガスを
   含んだ排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ手段
   と、触媒コンバータ通過後の排気ガス中のみの酸素濃度
   に対応する上記酸素センサ手段の出力信号と基準触媒通
   過後の排気ガスを含んだ排気ガス中の酸素濃度に対応す
   る上記酸素センサ手段の出力信号との各特性値の比が所
   定値を越えた時に上記触媒コンバータの劣化を検知する
   手段とを具備する触媒劣化検出装置。