JPS6336013A - 内燃機関用触媒保護装置 - Google Patents

内燃機関用触媒保護装置

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JPS6336013A
JPS6336013A JP61178957A JP17895786A JPS6336013A JP S6336013 A JPS6336013 A JP S6336013A JP 61178957 A JP61178957 A JP 61178957A JP 17895786 A JP17895786 A JP 17895786A JP S6336013 A JPS6336013 A JP S6336013A
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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 この発明は、内燃機関用触媒保護装置、特にガスエンジ
ン用触媒コンバータの過熱保護装置に関連する。
葺来の改旦 都市ガスや液化石油ガス(LPG)を燃料として内燃機
関を作動し、温水製造や発電を行う設備装置1tの非気
管には、通常排気ガス浄化のため触媒コンバータが設け
られる。このような設備装置4では、内燃機関の運転中
にミスファイヤが発生し、大:よの未燃焼混合ガスが触
媒コンバータに流入することがある。このような場合、
この混合ガスは、触媒コンバータで化学反応を生じ、触
媒コンバータ内の、11度が5)00℃以上に上昇する
。900℃以上の高温状態をそのまま放置すると、触媒
の寿命が著しく短縮化したり、1000℃以上で触媒が
溶損する欠陥が発生する。従って、このような欠陥の発
生を防止するため、触媒コンバータの出口温度が一定温
度(例えば900℃)を越えた場合、内燃機関を停止し
て触媒コンバータの保δが図られている。
そこで、未燃焼混合ガスの入社発生時に内燃機関の作動
を停止する方法として、現在二通りの方法が一般的に採
用されている。その一方法は、触媒コンへ−タ内に設け
られた温度センサの警報出力に基づいてリレーを作動し
内燃機関のイグニッション回路を遮断する方法である。
この方法では、内燃機関の停止により吸気負圧が失われ
た時点で、燃料ガスの流入を制御する開閉弁が自動閉弁
する。
しかし、内燃機関は、電源を遮断した後も慣性で作動を
継続するので、混合ガスを吸入し続けると同時に、点火
栓の消勢状態のため未燃のまま混合ガスを触媒コンバー
タに供給する。従って、触媒コンバータでは逆に多量の
反応熱を発生し、かえって触媒温度が上昇する欠点が生
ずる。
上記欠点を解消するため、別の方法、即ち温度センサの
警報出力に基づいて燃料弁を閉鎖すると共に、弁閉鎖時
点からタイマで計数して数秒後に内燃機関の電源を遮断
する方法がある。この方法では、燃料弁閉鎖時点から内
燃機関の電源遮断時点までのタイマ計数時間を残留ガス
容撤毎に調整しなければならない。更に、残留ガス容量
が大きい場合、内燃機関の電源遮断時点に達する迄に、
燃料分圧が低下し、その結果、可燃ガス成分の少ないリ
ーンな状態が発生する。リーンな状態では失火が増加し
、逆に触媒温度が上昇する欠点が生ずる。
本発明者の実験では、触媒コンバータの出口温度が約5
00℃に維持された正常運転状態で内燃機関のイグニッ
ション回路を遮断した場合、触媒コンバータの温度は、
最高950°Cまで上昇した。
また、燃料弁の閉鎖後、一定時間(約3秒)経過後に内
燃機関の電源を遮断する実験でも触媒コンバータの温度
は600 ’C以上に達した。後者の実験では、燃料弁
閉鎖で一時的に温度がやや低下するがその後更に100
〜150℃上昇し、再び降下することが判明した。
発明が解決しようとする問題点 ところで、内燃機関の作動停止時に限らず1点火栓のス
パーク停止、吸入混合気の過剰稀薄等の作動不良が発生
したとき、内燃機関に連続的に失火が生ずる。従って、
触媒コンバータ内には多量の未燃焼ガスが供給され、触
媒コンバータ内は、多量ガスの化学反応により、温度が
jl;常に急激に上昇する。このような場合、従来のよ
うに、緩やかな温度変化をp想して設定された高温限界
レベルを基準にして燃料供給量を制御しても、温度上昇
を充分に抑制することができない。これは、上昇温度の
検出と同時に燃料供給弁を絞っても、配管中に残留する
ガスが触媒コンバータ内で化学反応を生じ、制御不能な
温度まで急激に触媒コンバータが過熱されるからである
。従って、このような急激過熟により、焼損又は亀裂等
の回復不可能なダメージが触媒コンバータに与えられる
ことが多い。また、従来では、燃料供給ブトの閉弁後の
温度上昇を見越した予想温度を設定したが、この予想温
度は、最低で150℃〜200℃であり、このため急激
過熱現象は、正常な高負荷稼動時と比較してほとんど差
が無く、充分に区別できないのが実情である。
この発明は、上記欠点を解消し、内燃機関の連続的失火
時等の場合に、触媒コンバータ内の温度上昇を抑制でき
る内燃機関用触媒保護装置を提供することを目的とする
。
刑題点を解決するための手段 この発明の内燃機関用触媒保護装置は、触媒コンバータ
の上流の温度を測定する上流温度センサと、触媒コンバ
ータの下流の温度を測定する下流温度センサと、上流?
!A度センサの出力及び下流温度センサの出力の差に相
当する出力を発生する第一比較器と、第一比較器の出力
を微分して係数を乗した値に相当する出力を発生する演
算回路と、濱豆回路の出力と耐記下流温度センサの出力
との和を、一定温度を表す基準値と比較して前゛肥料が
該基準値を越えるときイグニッション回路への制御出力
を生ずる第二比較器とを設けた構成を有する。
土り1 触媒コンバータの上流に設けた上流温度センサと、下流
に設けた下流温度センサの信号から、燃料制御弁の閉弁
後の温度を予測し、その温度が一定温度レベルを越えた
とき、実際の温度上昇が生ずる充分前の時点で、イグニ
ッション回路への制御出力を生ずる。
実施例 以下、この発明の実施例を図面について説明する。
この発明の内燃機関用触媒保護装置は、触媒コンバータ
10の上流の温度を測定する上流温度センサ11と、触
媒コンバータ10の下流の温度を測定する下流温度セン
サ12と、上流温度センサの出力11及び下流温度セン
サ12の出力の差に相当する出力を発生する第一比較器
13と、第一比較器13の出力を微分して係数を乗じた
値に相当する出力を発生する演算回路14と、演算回路
14の出力と下流温度センサ12の出力との和を、一定
温度を表す基準値と比較して前肥料が該基準値を越える
ときイグニッション回路への制御出力を生する第二比較
器15とを有する。演算回路14は、第一比較器1;3
の出力を微分する微分器16と、微分器16の出力に時
間と定数を表す出力を乗した第二比較器15に与える乗
算器17とが設けられる。乗算器17に供給される乗数
は、内燃機関の回転数を検知する回転センサ18、吸気
管負圧を検知する圧力センサ]9又は燃料圧力を検知す
る燃圧センサ2o等から供給された出力値から決定され
る係数である。
上流温度センサ11−と第一比較器13の一方の入力端
子との間には抵抗R1が接続され、下流温度センサ12
と第一比較器13の他方の入力端子との間には同一の抵
抗R1が接続される。また、第一比較器13の出力端子
と一方の入力端子との間に設けられた帰還回路には抵抗
R2が接続される。第一比較器13の出力端子と微分器
16の一方の入力端子との間には、コンデンサCが設け
られ、この一方の入力端子と微分器16の出力端子との
間には、抵抗R3が接続される。微分器16の他方の入
力端子は接地される。微分器16の出力は、乗算器17
の一方の入力端子に供給され、乗算器17の他方の入力
端子には、内燃機関の回転数を検知する回転センサ18
、吸気管負圧を検知する圧力センサ19又は燃料圧力を
検知する燃圧センサ20等の回路から供給された出力値
から予想時間としての係数を決定する時間設定回路21
が接続される。乗算器17の出力は抵抗R4を通じて第
二比較器15の一方の入力端子に接続される。また、第
二比較器15の一方の入力端子には、下流温度センサ1
2が抵抗R5を介して接続される。第二比較器15の他
方の入力端子には、例えば最高限界温度900℃を設定
する基準電圧電源22が接続される。第二比較器15の
出力はトランジスタ25のベースに接続され、トランジ
スタ25のコレクタは、リレーコイル26を通じてメイ
ンスイッチ27に接続される。また、メインスイッチ2
7は接点28を通じて内燃機関のイグニッション回路の
イグニッションプラグに接続される。
上記構成において、内燃機関の稼動中に触媒コンバータ
10の上流温度センサ11の出力T、と下′dll温度
センサ12の出力T2が第一比較器13に供給され、第
一比較器13は、出力T0とT2とを比較する。ここで
、第一比較器13の出力をO□とすると。
が得られろ。第一比較器1:3の出力0.は、微分器1
6で微分される。微分器16の出力を02とし、コンデ
ンサCの静電8址をCとすると、t 2dt ここで、乗算器17の出力を03とすると、乗算器17
は、t′秒後の予測温度上昇を表すがら、○、=t’ 
 xoア よって、第二比較器15への入力I2は、I、=T2+
t’ XO2 となり、I7は、t′秒後の触媒コンバータ10の下流
温度、即ち、出口温度を表す。従って、第二比較器15
の入力■2が、予想温度が最高限界温度9〕00℃より
高いと、第二比較器15は、トランジスタ25のベース
に信号を供給し、基準限界温度900”Cに達する充分
前の時点で、リレーコイル26を付勢し、接点28をオ
フにしてイグニッション回路を消勢する。
ここで、注意すべきことは、触媒コンバータ10内の温
度は、触媒コンバータ10内を流れる排気ガスの温度に
よって変化するが、この発明の内燃機関用触媒保護装置
では、上流温度センサ11の出力T、と下流温度センサ
12の出力T2の差(Tl−Tl)を求めることにより
、排気ガス自体の温度による影響を完全に除去できる点
である。
換コすれば、この発明では、ミスファイア等の内燃機関
の状態変化及び排気ガスの性状変化を上記温度差(”1
’、−1’、)から感知し、より正確な上昇温度r側を
可能にJる点である。即ち、この温度差(’I’ 2 
 T 1 )の時間に対する変化率を求め、この変化率
に対し、燃料供給弁の閉弁後に配管中に残存する燃料量
の消費に要する時間を乗数として掛けると、触媒コンバ
ータ10の下流でのp想温度上昇分を求めることができ
る。この予想温度」二昇分に下流温度センサ12の出力
T2を加えると。
t′秒後の予想温度が計算できる。残存燃料量の消費に
要する時間要因は、上記の内燃機関の回転数を検知する
回転センサ18、吸気管負圧を検知する圧力センサ19
又は燃料圧力を検知する燃圧センサ20のほか、内燃機
関の排気量、配管容量又は燃料の種類等も考ハヒするこ
とができる。
免班り匁米 この発明の内燃機関用触媒保護装置では、触媒コンバー
タの上流に設けた上流温度センサの(d号と、下流に設
けた下流温度センサの信号から、燃料制御弁の閉弁後の
温度を予測し、その温度が一定U度レベルを越えたとき
、イグニッション回路への制御出力を発生するので、実
際に触媒コンバータ内か最高限界温度に達する充分前の
時点でイグニッション回路を消勢できる。この場合、排
気ガス自体の温度による影響を除去できるので、予想す
る上昇温度は正確である。
【図面の簡単な説明】
添付図面は、この発明の内燃機関用触媒保護装置の回路
図を示す。 10、’、M媒コンバータ、 110.上流温度センサ
、 129.下流温度センサ12、13.。 第一比較器、 140.演算回路、 150.第二比較
よ(、160,微分器、 1700乗算器、1800回
転センサ、 191.圧力センサ、 200.燃圧セン
サ、 R1−R90,抵抗、 21.。 時間設定回路、 220.基準電圧電源、 25.。 トランジスタ、 260.リレーコイル、 27.。 メインスイッチ、 289.接点、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)触媒コンバータの上流の温度を測定する上流温度
    センサと、前記触媒コンバータの下流の温度を測定する
    下流温度センサと、前記上流温度センサの出力及び下流
    温度センサの出力の差に相当する出力を発生する第一比
    較器と、該第一比較器の出力を微分して係数を乗じた値
    に相当する出力を発生する演算回路と、該演算回路の出
    力と前記下流温度センサの出力との和を、一定温度を表
    す基準値と比較して前記和が該基準値を越えるときイグ
    ニッション回路への制御出力を生ずる第二比較器とで構
    成されることを特徴とする内燃機関用触媒保護装置。
  2. (2)上記演算回路は、上記第一比較器の出力を微分す
    る微分器と、該微分器の出力に時間と定数を表す出力を
    乗じた上記第二比較器に与える乗算器とを有する特許請
    求の範囲第(1)項記載の内燃機関用触媒保護装置。
  3. (3)上記乗算器は、内燃機関の回転数、吸気管負圧又
    は燃料圧力からの入力を乗数として上記積分器の出力に
    乗じた出力を生ずる特許請求の範囲第(2)項記載の内
    燃機関用触媒保護装置。
JP61178957A 1986-07-31 1986-07-31 内燃機関用触媒保護装置 Expired - Lifetime JPH07103814B2 (ja)

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