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公開番号2025123810
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-25
出願番号2024019510
出願日2024-02-13
発明の名称内燃機関の触媒劣化診断装置
出願人株式会社ミクニ
代理人弁理士法人相原国際知財事務所
主分類F02D 43/00 20060101AFI20250818BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】所期の上流A/Fの変動状態を生起させて、適切な診断環境の下で触媒を劣化診断できる内燃機関の触媒劣化診断装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排ガスの触媒20の下流空燃比を検出する空燃比検出部37と、所定の周期及び振幅に基づき触媒20の上流空燃比を振動させるA/F振動補正値を算出するA/F振動補正値算出部30bと、下流空燃比に基づき上流の空燃比を変動させる下流O₂FB補正値を算出する下流O₂FB補正値算出部30cと、A/F振動補正値と下流O₂FB補正値とを加算して診断用補正値を算出する診断用補正値算出部30dと、診断用補正値に基づき燃料噴射を行なう燃料噴射制御部30eと、下流空燃比のリッチ・リーン間の反転回数をカウントする反転カウント部30fと、A/F振動補正値の振動回数と反転カウント部30fによる反転回数とから触媒20の劣化度合いを診断する劣化診断部30gとを備えた。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
内燃機関の排気通路に介装された触媒の下流側に設けられ、前記触媒から流出する排ガスの空燃比を検出する空燃比検出部と、
前記触媒に流入する排ガスの空燃比を振動させるためのA/F振動補正値の周期及び振幅を予め記憶した振動波形記憶部と、
前記振動波形記憶部に記憶された周期及び振幅に基づき前記A/F振動補正値を算出するA/F振動補正値算出部と、
前記空燃比検出部により検出された排ガスの空燃比に基づき、前記触媒に流入する排ガスの空燃比を前記A/F振動補正値よりも長い周期でストイキを挟んで変動させるための下流Ｏ
２
FB補正値を算出する下流Ｏ
２
FB補正値算出部と、
前記A/F振動補正値と前記下流Ｏ
２
FB補正値とを加算して診断用補正値を算出する診断用補正値算出部と、
前記診断用補正値に基づき前記内燃機関の燃料噴射制御を実行する燃料噴射制御部と、
前記空燃比検出部により検出された排ガスの空燃比がリッチとリーンとの間で反転したときの回数をカウントする反転カウント部と、
前記A/F振動補正値に基づく前記排ガスの空燃比の振動回数と前記反転カウント部によりカウントされた反転回数とに基づき、前記触媒の劣化度合いを診断する劣化診断部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記振動波形記憶部は、前記内燃機関の運転領域毎に前記A/F振動補正値の周期及び振幅を記憶し、
前記A/F振動補正値算出部は、前記内燃機関の運転領域に対応する周期及び振幅を前記振動波形記憶部から読み出して前記A/F振動補正値の算出処理に適用する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項３】
前記反転カウント部は、前記燃料噴射制御部により前記診断用補正値に基づく燃料噴射制御が開始されてから予め設定された待機時間が経過したときに前記カウントを開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項４】
前記劣化診断部は、前記A/F振動補正値に基づく前記排ガスの空燃比の振動回数が予め設定された第１判定回数に達したとき、及び前記反転カウント部によりカウントされた反転回数が、予め前記第１判定回数よりも小さな値に設定された第２判定回数に達したときに、それぞれ前記触媒の劣化度合いを診断する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項５】
前記下流Ｏ
２
FB補正値算出部は、前記空燃比検出部により検出された排ガスの空燃比がストイキを越えてリッチ側に変化している状態が予め設定された制御用判定時間だけ継続したときに、リッチ判定を下して前記下流Ｏ
２
FB補正値をリーン化し、前記空燃比検出部により検出された排ガスの空燃比がストイキを越えてリーン側に変化している状態が前記制御用判定時間だけ継続したときにリーン判定を下して前記下流Ｏ
２
FB補正値をリッチ化する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項６】
前記制御用判定時間は、前記A/F振動補正値に基づく振動波形の半周期を越えた値に設定されている
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。
【請求項７】
前記制御用判定時間は、前記リッチ判定のためのリッチ判定時間、及び前記リーン判定のためのリーン判定時間からなり、
前記リッチ判定時間と前記リーン判定時間とは、異なる値に設定されている
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の触媒劣化診断装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の触媒劣化診断装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に設けられた排ガス浄化用の三元触媒等（以下、単に触媒と称する）は、酸素を貯蔵する所謂Ｏ
２
ストレージ能力を有している。このような特性を活かして、触媒は流入する排ガスがリーンのときには余剰酸素を取り込んで貯蔵し、流入する排ガスがリッチになると、貯蔵している酸素を放出して排ガス浄化に利用している。触媒に貯蔵可能な酸素量には上限が存在し、この上限として規定されたＯＳＣ（oxygen storage capacity）を超えた場合、触媒は排ガス中の酸素を貯蔵することなく素通りさせる。触媒の排ガス浄化性能は稼働に伴って次第に低下し、その劣化度合いとＯＳＣとの間には高い相関性が成立し、浄化性能の低下と共にＯＳＣも低下することから、ＯＳＣを利用して触媒の劣化を診断する手法が実用化されている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の劣化診断装置では、触媒の上流側に設けたＯ
２
センサ（以下、上流Ｏ
２
センサと称する）の出力に基づく空燃比FBを実行して、触媒に流入する排ガスのA/F（以下、上流A/Fと称する）をリッチとリーンとの間で振動させている。そして、このときの触媒の下流側に設けたＯ
２
センサ（以下、下流Ｏ2センサと称する）により検出される触媒から流出する排ガスのA/F（以下、下流A/Fと称する）がリッチとリーンとの間で反転したときの回数をカウントし、上流A/Fの振動回数と下流A/Fの反転回数との比に基づき触媒の劣化を診断している。
【０００４】
触媒が劣化せずに十分なＯＳＣを有している場合には、そのＯ
２
ストレージ能力により下流A/Fの変動が緩やかなものとなり、反転回数のカウントが抑制されることから触媒の劣化判定は下されない。これに対して触媒の劣化が進行してＯＳＣが低下すると、下流A/Fの変動状況が次第に下流A/の変動状況に近似するようになり、反転回数が頻繁にカウントされて何れかの時点で劣化判定が下される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第２７２２７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したような触媒の劣化診断では、ＯＳＣの低下に応じて下流A/Fの反転回数を明確に変化させることが重要であり、このような診断環境を作り出すためには、上流A/Fを振動させるための周期及び振幅を適切に設定し、これらの周期及び振幅に基づき意図したとおりの上流A/Fの振動状態を生起させる必要がある。ところが、特許文献１の技術では、以下の理由により、空燃比FBの指標としている上流Ｏ
２
センサからの検出情報の信頼性が低いことから、上記の要望に対応できなかった。
【０００７】
第１の理由は、上流Ｏ
２
センサの検出対象である排ガスが不均一な点である。内燃機関から排気通路へと排出された排ガスは触媒に流入し、触媒の多数のセルを流通する過程で撹拌され、より均一化した状態で触媒から流出する。上流Ｏ
２
センサは触媒に流入する排ガス、即ち、未だ酸素濃度が不均一な排ガスを検出対象としているため、その検出値と実際の上流A/Fとの間に乖離が生じてしまう。
【０００８】
第２の理由は、上流Ｏ
２
センサの劣化が著しい点である。内燃機関からの排ガスは排気通路を流通する過程で次第に温度低下すると共に、触媒を流通する過程で有害成分が浄化される。しかし、上流Ｏ
２
センサは未だ高温で且つ有害成分を含んだ排ガスに晒され続けているため、例えば下流Ｏ
２
センサに比して上流Ｏ
２
センサは劣化が顕著になり、必然的に、その検出情報には無視できない程度の誤差が含まれてしまう。
【０００９】
結果として、特許文献１の技術では、信頼性の低い上流Ｏ
２
センサからの検出情報に基づく空燃比FBにより、意図したとおりの上流A/Fの振動状態を生起できなくなる。従って、不適切な診断環境の下で劣化診断が実施され、診断精度を低下させてしまうという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、意図したとおりの上流A/Fの変動状態を生起させることができ、これにより適切な診断環境の下で触媒の劣化診断を実施して診断精度を向上することができる内燃機関の触媒劣化診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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