JP2016108979A - 触媒劣化診断方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<システムの概要>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る酸化触媒診断システムDS1を含んで構成されるディーゼルエンジンシステム(以下、単にエンジンシステムとも称する)1000の概略構成を模式的に示す図である。
図2は、本実施の形態において使用するHCセンサ100の構成の一例を概略的に示す断面模式図である。図2(a)は、HCセンサ100の主たる構成要素であるセンサ素子101の長手方向に沿った垂直断面図である。また、図2(b)は、図1(a)のA−A’位置におけるセンサ素子101の長手方向に垂直な断面を含む図である。
次に、本実施の形態に係る酸化触媒診断システムDS1による劣化診断の対象たる酸化触媒600の特性と、劣化診断の基本的な考え方について説明する。
すなわち、変換率は、酸化触媒600の上流側から流入した未燃炭化水素ガスのうち、酸化触媒600から下流側へと流出しなかったものの比率を表す。変換率が高い酸化触媒600ほど、優れた触媒能を有しているということになる。
次に、本実施の形態に係る酸化触媒診断システムDS1において行う、HCセンサ100による排ガスG中の未燃炭化水素ガスを直接測定する手法が奏する、他の酸化触媒診断手法に対する有利な効果について説明する。
続いて、本実施の形態に係る酸化触媒診断システムDS1において行う酸化触媒600の劣化の程度の診断の具体的な手法について説明する。本実施の形態において行う診断手法は、Passive OBDとActive OBDとの2つに大別され、目的に応じて適宜に使い分けられ、あるいは、併用される。
図10は、Passive OBDによる診断の手順の一例を示す図である。Passive OBDによる診断は、まず、温度センサ110によって酸化触媒600の上流側近傍における排ガスGの温度(排気温度)を確認することから始まる(ステップS1)。より詳細には、電子制御装置200が温度センサ110から発せられる排気温度検知信号sg12を取得することにより、排気温度が特定される。係る排気温度は、その時点における酸化触媒600の温度とみなされる。
図10に示した手順によって酸化触媒600の劣化の程度を診断できる理由を、特に、下流側未燃炭化水素ガス濃度Nlの測定値と閾値との比較によって診断が行える理由を、図11および図12に基づいて説明する。
図13は、Active OBDによる診断の手順の一例を示す図である。Active OBDによる診断は、まず、Passive OBDと同様、温度センサ110によって酸化触媒600の上流側近傍における排ガスGの温度(排気温度)を確認することから始まる(ステップS11)。より詳細には、電子制御装置200が温度センサ110から発せられる排気温度検知信号sg12を取得することにより、排気温度が特定される。係る排気温度は、その時点における酸化触媒600の温度とみなされる。
×エンジン回転数(rpm)/120・・・・・・・(式2)
また、表1に、総噴射量の主な例を示す。
図13に示した手順によるActive OBDでの診断について、その特徴を、図14ないし図18に基づいて説明する。
上述した第1の実施の形態に係る酸化触媒診断システムDS1は、酸化触媒600の劣化の程度の診断を、変換率を実際に算出することなく行うものであったが、本実施の形態においては、変換率を実際に算出することにより酸化触媒600の劣化の程度の診断を行う態様について説明する。
20 基準電極
60 電位差計
100、100A、100B HC(炭化水素ガス)センサ
101 センサ素子
110 温度センサ
200 電子制御装置
300 エンジン本体部
301 燃料噴射弁
400 燃料噴射指示部
500 排気管
510 排気口
600 酸化触媒
700 浄化装置
1000、2000 (ディーゼル)エンジンシステム
DS1、DS2 酸化触媒診断システム
G 排ガス
Pa (Aged品の)変換率プロファイル
Pf (Fresh品の)変換率プロファイル
T 閾値プロファイル
sg1 燃料噴射指示信号
sg2 燃料噴射要求信号
sg3 モニター信号
sg11 検知信号
sg12 排気温度検知信号
sg21 検知信号
Claims (6)
- 内燃機関の排気経路に設けられて前記内燃機関からの排ガスに含まれる炭化水素ガスおよび一酸化炭素ガスの少なくとも一方を含む対象ガスを酸化もしくは吸着する触媒の、劣化の程度を診断する方法であって、
前記内燃機関が定常運転状態にある任意のタイミングにおいて、前記排気経路の前記触媒よりも下流側において検知される前記対象ガスの濃度と、前記タイミングでの前記触媒の温度に対応する前記触媒における酸化もしくは吸着の程度を表す指標値の許容範囲に対応させてあらかじめ定められた、前記タイミングでの前記触媒の温度に対応する前記対象ガスの濃度についての閾値とを比較することにより、前記触媒に許容される程度を越えた劣化が生じているか否かを診断する、
ことを特徴とする触媒劣化診断方法。 - 請求項1に記載の触媒劣化診断方法であって、
前記排気経路での前記触媒の上流側近傍における前記対象ガスの濃度をNuとし、前記排気経路での前記触媒の下流側近傍における前記対象ガスの濃度をNlとするときに、前記触媒において生じる酸化もしくは吸着の程度を、
変換率(%)=100×(Nu−Nl)/Nu
なる算出式で定義される変換率を指標値として表すものとする場合において、
前記触媒において許容される前記変換率の範囲である許容変換率範囲があらかじめ前記触媒の取り得る温度に応じて定められてなるとともに、
前記触媒の取り得る温度について、当該温度における前記許容変換率範囲の下限値と、前記内燃機関が定常運転状態にある場合に前記触媒の前記上流側近傍において前記対象ガスが取り得る濃度範囲である上流側ガス濃度範囲の上限値とを、前記算出式に代入することによって算出される前記Nlの値が、前記閾値として定められてなり、
前記内燃機関が前記定常運転状態にある前記任意のタイミングで、前記上流側において前記対象ガスを含む前記排ガスの温度を測定する温度測定工程と、
前記温度測定工程において温度の測定がなされた前記排ガスが前記触媒から排出されるタイミングで、前記排気経路の前記触媒よりも下流側において前記対象ガスを検知し、当該検知結果に基づいて前記下流側における前記対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出工程と、
前記ガス濃度算出工程において算出した前記下流側における前記対象ガスの濃度と、前記温度測定工程における測定値に基づいて特定される前記触媒の温度と、当該触媒の温度での前記閾値とに基づいて、前記触媒における劣化の程度を診断する診断工程と、
を行い、
前記診断工程においては、
前記ガス濃度算出工程において算出された前記対象ガスの濃度が前記閾値以下である場合に、前記触媒においては許容される程度を越えた劣化は生じていないと診断し、
前記ガス濃度算出工程において算出された前記対象ガスの濃度が前記閾値よりも大きい場合に、前記触媒において許容される程度を越えた劣化が生じていると診断する、
ことを特徴とする触媒劣化診断方法。 - 請求項1に記載の触媒劣化診断方法であって、
前記排気経路での前記触媒の上流側近傍における前記対象ガスの濃度をNuとし、前記排気経路での前記触媒の下流側近傍における前記対象ガスの濃度をNlとするときに、前記触媒において生じる酸化もしくは吸着の程度を、
変換率(%)=100×(Nu−Nl)/Nu
なる算出式で定義される変換率を指標として表すものとする場合において、
前記触媒において許容される前記変換率の範囲である許容変換率範囲があらかじめ前記触媒の取り得る温度に応じて定められてなるとともに、
前記触媒の取り得る温度について、当該温度における前記許容変換率範囲の下限値と、前記内燃機関が定常運転状態にある場合に前記触媒の前記上流側近傍において前記対象ガスが取り得る濃度範囲である上流側ガス濃度範囲の上限値とを、前記算出式に代入することによって算出される前記Nlの値が、前記閾値として定められてなり、
前記内燃機関が前記定常運転状態にある前記任意のタイミングで、前記上流側において前記対象ガスを含む前記排ガスの温度を測定する温度測定工程と、
前記温度測定工程において温度の測定がなされた前記排ガスが前記触媒から排出されるタイミングで、前記排気経路の前記触媒よりも下流側において前記対象ガスを検知し、当該検知結果に基づいて前記下流側における前記対象ガスの濃度を算出するガス濃度算出工程と、
前記ガス濃度算出工程において算出した前記下流側における前記対象ガスの濃度と、前記温度測定工程における測定値に基づいて特定される前記触媒の温度と、当該触媒の温度での前記閾値とに基づいて、前記触媒における劣化の程度を診断する診断工程と、
をこの順に繰り返して行い、
前記診断工程において、前記ガス濃度算出工程において算出された前記対象ガスの濃度が前記閾値以下となる場合が所定の基準回数以下である場合には、前記触媒においては許容される程度を越えた劣化は生じていないと診断し、
前記診断工程において、前記ガス濃度算出工程において算出された前記対象ガスの濃度が前記閾値以下となる場合が所定の基準回数よりも大きい場合には、前記触媒において許容される程度を越えた劣化が生じていると診断する、
ことを特徴とする触媒劣化診断方法。 - 内燃機関の排気経路に設けられて前記内燃機関からの排ガスに含まれる炭化水素ガスおよび一酸化炭素ガスの少なくとも一方を含む対象ガスを酸化もしくは吸着する触媒の、劣化の程度を診断する方法であって、
前記内燃機関が定常運転状態にある任意のタイミングにおいて、前記排気経路の前記触媒よりも上流側および下流側のそれぞれにおいて前記対象ガスを検知して前記対象ガスの濃度を算出し、得られた算出結果に基づいて前記触媒における酸化もしくは吸着の程度を表す指標値と、前記タイミングでの前記触媒の温度に対応する前記指標値についての閾値とを比較することにより、前記触媒に許容される程度を越えた劣化が生じているか否かを診断する、
ことを特徴とする触媒劣化診断方法。 - 請求項4に記載の触媒劣化診断方法であって、
前記排気経路での前記触媒の上流側近傍における前記対象ガスの濃度をNuとし、前記排気経路での前記触媒の下流側近傍における前記対象ガスの濃度をNlとするときに、前記触媒において生じる酸化もしくは吸着の程度を、
変換率(%)=100×(Nu−Nl)/Nu
なる算出式で定義される変換率を前記指標値として表すものとする場合において、
前記触媒において許容される前記変換率の範囲である許容変換率範囲があらかじめ前記触媒の取り得る温度に応じて定められてなるとともに、
前記触媒の取り得る温度について、当該温度における前記許容変換率範囲の下限値が前記閾値として定められてなり、
前記内燃機関が定常運転状態にある前記任意のタイミングで、前記上流側において前記対象ガスを含む前記排ガスの温度を測定する温度測定工程と、
前記温度測定工程において温度の測定がなされた前記排ガスが前記触媒に達する直前のタイミングで、前記排気経路の前記触媒よりも上流側において前記対象ガスを検知し、当該検知結果に基づいて前記上流側における前記対象ガスの濃度を算出する第1のガス濃度算出工程と、
前記温度測定工程において温度の測定がなされた前記排ガスが前記触媒から排出されるタイミングで、前記排気経路の前記触媒よりも下流側において前記対象ガスを検知し、当該検知結果に基づいて前記下流側における前記対象ガスの濃度を算出する第2のガス濃度算出工程と、
前記第1および第2のガス濃度算出工程において算出された前記触媒の上流側および下流側における前記対象ガスの濃度値から前記触媒における変換率を算出する変換率算出工程と、
前記変換率算出工程において算出された変換率と、前記温度測定工程における測定値に基づいて特定される前記触媒の温度と、当該触媒の温度での前記閾値とに基づいて、前記触媒における劣化の程度を診断する診断工程と、
を行い、
前記診断工程においては、
前記変換率算出工程において算出された前記変換率が前記閾値以上である場合に、前記触媒においては許容される程度を越えた劣化は生じていないと診断し、
前記変換率算出工程において算出された前記対象ガスの濃度が前記閾値よりも小さい場合に、前記触媒において許容される程度を越えた劣化が生じていると診断する、
ことを特徴とする触媒劣化診断方法。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の触媒劣化診断方法であって、
前記対象ガスの検知に、検知電極がPt−Au合金なることで前記検知電極における触媒活性が不能化されてなる混成電位型の炭化水素ガスセンサを用いる、
ことを特徴とする触媒劣化診断方法。
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