JP7310720B2 - 触媒状態検知装置 - Google Patents

Description

本開示は、触媒状態検知装置に関する。

従来から、例えば商用車などの車両において、排気ガスを反応熱で加熱する酸化触媒部が排気管に配置されている。一般的に、酸化触媒部は、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉するフィルタの上流側に配置され、排気管に供給された燃料を酸化することにより発生した反応熱で排気ガスを高温に加熱する。この高温に加熱した排気ガスが、フィルタを通過することにより、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼し、フィルタを再生処理することができる。
ここで、酸化触媒部は、被毒および損傷などにより劣化するため、その劣化を抑制することが求められる。

そこで、酸化触媒部の劣化を抑制する技術として、例えば、特許文献１には、排気ガス浄化装置の触媒を劣化から守り、排気ガスの悪化を防ぐことができる内燃機関の制御装置が開示されている。この装置は、実測排気ガス温度と触媒装置の実測触媒内排気ガス温度との温度差を求めて触媒内排気ガス温度の異常状態を検出することで、触媒の劣化を抑制する。

特開２０００－２５７４９７号公報

しかしながら、特許文献１の装置は、排気ガスの温度に基づいて酸化触媒部の劣化を判定する。排気ガスの温度は、酸化触媒部の劣化以外にも様々な要因で変化するため、酸化触媒部の状態を高精度に検知することは困難であった。

本開示は、酸化触媒部の状態を高精度に検知する触媒状態検知装置を提供することを目的とする。

本開示に係る触媒状態検知装置は、車両の排気管に配置された酸化触媒部の反応熱で加熱される排気ガスの温度を検出する温度センサと、温度センサで検出される温度に基づいて酸化触媒部の発熱の度合いを順次算出して積算する算出部と、算出部で算出される発熱の度合いの積算値に基づいて酸化触媒部の状態を判定する判定部とを備え、算出部は、温度センサで検出される温度に基づいて酸化触媒部の発生熱量を順次算出して積算すると共に酸化触媒部に供給される燃料の供給量に基づいて燃料の供給熱量を順次算出して積算し、発生熱量の積算値と供給熱量の積算値に基づいて酸化触媒部の熱変換効率の実測値を算出すると共に、エンジンの回転数および負荷に対して予め設定された酸化触媒部の熱変換効率に基づいて、車両の走行に応じた酸化触媒部の熱変換効率を順次算出して平均化した基準値を算出し、判定部は、算出部で算出された酸化触媒部の熱変換効率の実測値と基準値を比較して酸化触媒部の状態を判定するものである。
本開示に係る触媒状態検知装置は、車両の排気管に配置された酸化触媒部の反応熱で加熱される排気ガスの温度を検出する温度センサと、温度センサで検出される温度に基づいて酸化触媒部の発熱の度合いを順次算出して積算する算出部と、算出部で算出される発熱の度合いの積算値に基づいて酸化触媒部の状態を判定する判定部とを備え、算出部は、温度センサで検出される温度に基づいて酸化触媒部の発生熱量を順次算出して積算すると共に酸化触媒部に供給される燃料の供給量に基づいて燃料の供給熱量を順次算出して積算し、発生熱量の積算値と供給熱量の積算値に基づいて酸化触媒部の熱変換効率の実測値を算出すると共に、車両が所定の走行状態のときに温度センサで検出される温度から予め設定された温度を減算した基準温度に基づいて酸化触媒部の発生熱量の基準値を順次算出して積算し、発生熱量の基準値の積算値と供給熱量の積算値に基づいて酸化触媒部の熱変換効率の基準値を算出し、判定部は、算出部で算出された酸化触媒部の熱変換効率の実測値と基準値を比較して酸化触媒部の状態を判定するものである。

本開示によれば、酸化触媒部の状態を高精度に検知することが可能となる。

本開示の実施の形態１に係る触媒状態検知装置を備えた車両の構成を示す図である。 酸化触媒部の熱変換効率の変化を示すグラフである。 酸化触媒部の熱変換効率を算出する様子を示すグラフである。 エンジンの回転数および負荷に対する酸化触媒部の熱変換効率を示すマップである。 実施の形態３において酸化触媒部の発生熱量の積算実測値を算出する様子を示すグラフである。 実施の形態３において酸化触媒部の目標発生熱量に対する割合の積算実測値を算出する様子を示すグラフである。

以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１に、本開示の実施の形態１に係る触媒状態検知装置を備えた車両の構成を示す。車両は、内燃機関１と、吸気管２と、排気管３と、内燃機関制御部４と、浄化装置５とを有する。なお、車両としては、例えば、トラックなどの商用車が挙げられる。

内燃機関１は、車両を駆動するためのもので、例えば、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程の４つの行程を繰り返す、いわゆる４ストローク機関から構成されている。内燃機関１としては、例えば、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。

吸気管２は、先端部が内燃機関１の吸気口に接続され、外部から吸入された空気を内燃機関１に供給する流路である。
排気管３は、内燃機関１の排気口から外部に延びるように配置され、内燃機関１から排出される排気ガスを外部に排出する流路である。

内燃機関制御部４は、内燃機関１を制御するもので、内燃機関１および浄化装置５の再生処理制御部にそれぞれ接続されている。内燃機関制御部４は、例えば、吸気管２および排気管３を流通する空気および排気ガスの流量、エンジン回転数および燃料の噴射などを制御する。

浄化装置５は、酸化触媒部６と、フィルタ７と、差圧センサ８と、バルブ９と、インジェクタ１０と、再生処理制御部１１と、触媒状態検知装置１２とを有する。

酸化触媒部６は、排気管３内に配置され、排気ガスに含まれる炭化水素および一酸化炭素などの未燃焼燃料を酸化して浄化する。また、酸化触媒部６は、インジェクタ１０から供給される燃料を酸化することにより、その反応熱で排気ガスを高温に加熱する。酸化触媒部６は、例えば、白金および酸化セリウムなどから構成することができる。

フィルタ７は、排気管３内において酸化触媒部６の下流側に配置され、煤成分およびアッシュなどの粒子状物質を捕捉する。フィルタ７は、例えば、コーディエライトおよび炭化ケイ素などの多孔質セラミックから形成されたセルを、入口と出口が交互に閉鎖するように並べた、いわゆるウォールフロー型から構成することができる。また、フィルタ７は、インジェクタ１０から供給される燃料を酸化することにより、その反応熱で排気ガスを高温に加熱する酸化触媒体を含むように設けられている。

差圧センサ８は、排気管３に配置され、フィルタ７の上流側と下流側の差圧を検出する。

バルブ９は、再生処理制御部１１に接続され、再生処理制御部１１の制御の下、排気管３の開度を調整する、いわゆるエグゾーストスロットルバルブである。バルブ９は、例えば、排気管３に直交する回転軸の周りに回転することで排気管３の開度を調整するように構成することができる。また、バルブ９は、内燃機関１と温度センサ１３ａとの間において内燃機関１の近傍、具体的には図示しないターボチャージャーの下流側に配置することができる。

インジェクタ１０は、再生処理制御部１１に接続され、再生処理制御部１１の制御の下、排気管３内に燃料を噴射して酸化触媒部６に燃料を供給する。インジェクタ１０は、排気管３においてバルブ９の下流側に配置されている。

再生処理制御部１１は、内燃機関制御部４、差圧センサ８および触媒状態検知装置１２の温度センサ１３ａ～１３ｃに接続されている。再生処理制御部１１は、差圧センサ８から入力されるフィルタ７の上流側と下流側の差圧に基づいて、フィルタ７の再生処理を開始するタイミングを判定する。再生処理制御部１１は、再生処理を開始すると判定した場合には、インジェクタ１０を制御して排気管３内に燃料を噴射し、酸化触媒部６を反応させて排気ガスを加熱させる。また、再生処理制御部１１は、バルブ９を制御して排気管３を閉じることにより内燃機関１の負荷を増やし、排気ガスの温度を上昇させる。このとき、再生処理制御部１１は、温度センサ１３ａ～１３ｃから入力される温度情報に基づいてフィルタ７の再生処理を制御する。

触媒状態検知装置１２は、温度センサ１３ａ～１３ｃと、算出部１４と、判定部１５と、報知部１６と、通信部１７と、情報提供部１８とを有する。温度センサ１３ａ～１３ｃが、算出部１４を介して判定部１５に接続されている。また、算出部１４は、再生処理制御部１１にも接続されている。そして、判定部１５が、報知部１６および通信部１７にそれぞれ接続され、通信部１７が無線通信により情報提供部１８に接続されている。

温度センサ１３ａは排気管３において酸化触媒部６の上流側に配置され、温度センサ１３ｂは排気管３において酸化触媒部６とフィルタ７の間に配置されている。また、温度センサ１３ｃは、排気管３においてフィルタ７の下流側に配置されている。温度センサ１３ａおよび１３ｂは、酸化触媒部６を流通する排気ガスの温度を検出するもので、フィルタ７の再生処理では酸化触媒部６の反応熱で加熱される排気ガスの温度を検出する。また、温度センサ１３ｃは、フィルタ７を流通する排気ガスの温度を検出するもので、酸化触媒部６の劣化などにより反応熱が生じない場合には、フィルタ７に含まれる酸化触媒体の反応熱で加熱される排気ガスの温度を検出することになる。

算出部１４は、温度センサ１３ａおよび１３ｂで検出される温度に基づいて、酸化触媒部６の発生熱量を順次算出する。例えば、算出部１４は、下記式（１）に基づいて、酸化触媒部６の発生熱量を順次算出することができる。そして、算出部１４は、順次算出される酸化触媒部６の発生熱量を積算する。
発生熱量＝（温度センサ１３ａの温度と温度センサ１３ｂの温度との差）×排気ガスの流量×排気ガスの比熱 ・・・（１）

また、算出部１４は、酸化触媒部６に供給される燃料の供給量に基づいて燃料の供給熱量を順次算出する。例えば、算出部１４は、インジェクタ１０から噴射される燃料の噴射量と、燃料の低位発熱量とから燃料の供給熱量を算出することができる。そして、算出部１４は、順次算出される燃料の供給熱量を積算する。

算出部１４は、酸化触媒部６の発生熱量の積算値と燃料の供給熱量の積算値とに基づいて、酸化触媒部６の熱変換効率の実測値を算出する。

また、算出部１４は、エンジンの回転数および負荷（燃料流量）に対して予め設定された酸化触媒部６の熱変換効率に基づいて、車両の走行に応じた酸化触媒部６の熱変換効率の基準値を順次算出する。例えば、算出部１４は、エンジンの回転数および負荷に対して酸化触媒部６の熱変換効率を示すマップをシミュレーションなどにより予め作成し、このマップに基づいて酸化触媒部６の熱変換効率の基準値を算出することができる。そして、算出部１４は、順次算出される酸化触媒部６の熱変換効率の基準値を平均化することにより、熱変換効率の実測値に対応する熱変換効率の基準値を算出する。

判定部１５は、算出部１４で算出された酸化触媒部６の熱変換効率の実測値と基準値とを比較して酸化触媒部６の状態を判定する。

報知部１６は、判定部１５で判定された判定結果を車両の使用者に報知する。報知部１６は、例えば、表示部およびスピーカーなどから構成することができる。

通信部１７は、判定部１５で判定された判定結果を情報提供部１８に無線で送信する。
情報提供部１８は、通信部１７から送信された判定結果に基づいて、酸化触媒部６のメンテナンス時期を車両の使用者に提供する。情報提供部１８は、例えば、車両の管理会社、車両の整備場およびディーラーなどに設けることができる。

なお、内燃機関制御部４、再生処理制御部１１、算出部１４および判定部１５の機能は、コンピュータプログラムにより実現させることもできる。例えば、コンピュータの読取装置が、内燃機関制御部４、再生処理制御部１１、算出部１４および判定部１５の機能を実現するためのプログラムを記録した記録媒体からそのプログラムを読み取り、記憶装置に記憶させる。そして、ＣＰＵが、記憶装置に記憶されたプログラムをＲＡＭにコピーし、そのプログラムに含まれる命令をＲＡＭから順次読み出して実行することにより、内燃機関制御部４、再生処理制御部１１、算出部１４および判定部１５の機能を実現することができる。

次に、本実施の形態の動作について説明する。

まず、図１に示すように、内燃機関制御部４が内燃機関１を制御して車両が走行されると、内燃機関１で生じた排気ガスが排気管３を流通して外部に排出される。このとき、排気ガスがフィルタ７を通過することにより、排気ガスに含まれる粒子状物質がフィルタ７に捕捉される。

このようにして、フィルタ７に粒子状物質が堆積し、その堆積量が増加するに従ってフィルタ７の上流側と下流側の差圧が上昇することになる。そこで、差圧センサ８が、フィルタ７の差圧を順次検出する。そして、再生処理制御部１１が、差圧センサ８で検出された差圧に基づいて、フィルタ７に堆積した粒子状物質を燃焼して除去する再生処理の開始タイミングを判定する。

再生処理制御部１１は、フィルタ７の再生処理を開始すると判定すると、温度センサ１３ａ～１３ｃで検出される温度に基づいてインジェクタ１０を制御し、排気管３内に燃料、例えば軽油を噴射させる。これにより、酸化触媒部６が、インジェクタ１０から噴射された燃料を酸化し、その反応熱で排気ガスが高温に加熱される。また、再生処理制御部１１は、排気管３を閉じるようにバルブ９を制御して、排気ガスの温度を上昇させる。このようにして、高温に加熱された排気ガスが、フィルタ７を通過することにより、フィルタ７に堆積した粒子状物質の煤成分を燃焼し、フィルタ７が再生処理される。

このとき、温度センサ１３ａおよび１３ｂが、酸化触媒部６の反応熱で加熱される排気ガスの温度を検出する。そして、算出部１４が、温度センサ１３ａおよび１３ｂで検出される温度に基づいて、酸化触媒部６の発生熱量を順次算出する。
例えば、算出部１４は、酸化触媒部６の入口および出口の温度を温度センサ１３ａおよび１３ｂから取得すると共に、再生処理制御部１１を介して内燃機関制御部４から排気ガスの流量を取得する。また、算出部１４には、排気ガスの比熱が予め設定されている。算出部１４は、取得された酸化触媒部６の入口および出口の温度、排気ガスの流量および排気ガスの比熱に基づいて、上記式（１）に従って酸化触媒部６の発生熱量の実測値を算出することができる。

また、算出部１４は、酸化触媒部６に供給される燃料の供給量に基づいて、燃料の供給熱量を順次算出する。例えば、算出部１４は、インジェクタ１０から噴射する燃料の噴射量を再生処理制御部１１から取得し、その燃料の噴射量に基づいて燃料の供給熱量を算出することができる。

このようにして、算出された酸化触媒部６の発生熱量と燃料の供給熱量とを用いて、下記式（２）に従って酸化触媒部６の熱変換効率を算出することができる。そして、算出された熱変換効率に基づいて酸化触媒部６の状態、例えば劣化などを判定することができる。
熱変換効率＝酸化触媒部６の発生熱量÷燃料の供給熱量 ・・・（２）

しかしながら、図２に示すように、熱変換効率は、排気ガスの流量などに応じて大きく変動する。このため、所定時間の熱変換効率を算出しても、その熱変換効率から酸化触媒部６の状態を正確に判定できないおそれがある。

そこで、算出部１４は、順次算出される酸化触媒部６の発生熱量および燃料の供給熱量をそれぞれ積算する。そして、算出部１４は、酸化触媒部６の発生熱量の積算値と燃料の供給熱量の積算値に基づいて、上記式（２）に従って酸化触媒部６の熱変換効率の実測値を算出する。
例えば、図３に示すように、算出部１４は、酸化触媒部６に供給される燃料の供給熱量に対する酸化触媒部６の発生熱量を順次積算してプロットし、その複数のプロットの傾きに基づいて酸化触媒部６の熱変換効率を算出することができる。すなわち、傾きが１に近づくほど酸化触媒部６の熱変換効率が高く、傾きがゼロに近づくほど酸化触媒部６の熱変換効率が低いことになる。

このように、算出部１４は、酸化触媒部６の発生熱量の積算値と燃料の供給熱量の積算値に基づいて酸化触媒部６の熱変換効率の実測値を算出するため、算出された熱変換効率が排気ガスの流量に応じて変動することを抑制し、熱変換効率を正確に算出することができる。
このようにして、算出部１４は、酸化触媒部６に所定量の燃料を供給する期間、例えばフィルタ７の再生処理が実施される期間における酸化触媒部６の熱変換効率の実測値を再生処理毎に算出する。

なお、算出部１４は、順次算出される酸化触媒部６の発生熱量および燃料の供給熱量の全てを積算する必要はなく、例えば酸化触媒部６の発生熱量および燃料の供給熱量を所定の間隔毎に積算してもよい。

一方、算出部１４は、エンジンの回転数および負荷に対して予め設定された酸化触媒部６の熱変換効率に基づいて、車両の走行に応じた熱変換効率の基準値を順次算出する。例えば、図４に示すように、算出部１４には、エンジンの回転数および負荷に対する酸化触媒部６の熱変換効率を示すマップが予め設定されている。このマップは、例えば、劣化した酸化触媒部６に基づいて設定することができる。すなわち、マップは、発生熱量が所定の値まで低下、例えばフィルタ７の粒子状物質を燃焼できる範囲の下限値まで発生熱量が低下した酸化触媒部６に基づいて設定することができ、色が濃いほど熱変換効率が低いことを示している。算出部１４は、再生処理制御部１１を介して内燃機関制御部４からエンジンの回転数および負荷を取得し、取得されたエンジンの回転数および負荷に基づいて、マップに従って熱変換効率の基準値を順次算出する。そして、算出部１４は、算出された複数の熱変換効率の基準値を平均化して、熱変換効率の実測値に対応する熱変換効率の基準値を算出する。

このように、算出部１４は、予め全てが設定された基準値ではなく、車両の走行に応じて変動するエンジンの回転数および負荷に基づいて熱変換効率の基準値を順次算出するため、熱変換効率の実測値に高精度に対応する基準値を算出することができる。
算出部１４は、算出された熱変換効率の実測値と基準値を判定部１５に出力する。

続いて、判定部１５が、算出部１４から出力された熱変換効率の実測値と基準値を比較して酸化触媒部６の状態を判定する。例えば、判定部１５は、熱変換効率の実測値が基準値より高い場合は酸化触媒部６が正常と判定し、熱変換効率の実測値が基準値より低い場合は酸化触媒部６が異常でメンテナンスが必要と判定する。

このように、算出部１４が、酸化触媒部６の発生熱量の積算値と燃料の供給熱量の積算値とに基づいて酸化触媒部６の熱変換効率の実測値を算出するため、判定部１５は酸化触媒部６の状態を高精度に判定することができる。

また、算出部１４が、酸化触媒部６の熱変換効率の実測値に高精度に対応する基準値を算出するため、判定部１５は酸化触媒部６の状態を正確に判定することができる。
また、判定部１５は、排気ガスの流量に応じた変動が抑制された熱変換効率の実測値と基準値に基づいて判定するため、車両を走行しつつ酸化触媒部６の状態を正確に判定することができる。

続いて、判定部１５は、判定結果を報知部１６に出力すると共に、通信部１７を介して情報提供部１８に出力する。そして、報知部１６が、判定部１５の判定結果に基づいて、酸化触媒部６のメンテナンス時期を表示するなどして車両の使用者に報知する。また、情報提供部１８が、判定部１５の判定結果に基づいて、酸化触媒部６のメンテナンス時期を連絡するなどして車両の使用者に提供する。
このように、酸化触媒部６のメンテナンス時期が提供されることにより、車両の使用者は、酸化触媒部６の交換などのメンテナンスを効率的に行うことができる。

さらに、判定部１５は、フィルタ７の再生処理が開始されても温度センサ１３ａおよび１３ｂで検出される温度が所定の温度まで上昇しない場合に、酸化触媒部６およびインジェクタ１０のうち、どちらの異常によるものかを判定することができる。
具体的には、判定部１５は、温度センサ１３ｂで検出される温度が開始温度から上昇せず、且つ、温度センサ１３ｃで検出される温度が開始温度より上昇した場合には、インジェクタ１０から供給された燃料がフィルタ７の酸化触媒体で反応したと判断する。このため、判定部１５は、インジェクタ１０の駆動は正常であり、酸化触媒部６が異常、例えば酸化触媒部６の劣化および前面の詰まりなどが生じていると判定する。

また、判定部１５は、温度センサ１３ｂおよび１３ｃで検出される温度が共に開始温度から上昇しない場合には、インジェクタ１０の異常、例えばインジェクタ１０から所定量の燃料が供給されていないと判定する。

このように、判定部１５が、温度センサ１３ｂおよび１３ｃで検出される温度に基づいて酸化触媒部６およびインジェクタ１０の状態を判定するため、フィルタ７の再生処理で異常が生じた場合にその原因を的確に判定することができる。

本実施の形態によれば、算出部１４が、酸化触媒部６の発生熱量の積算値と燃料の供給熱量の積算値とに基づいて、酸化触媒部６の熱変換効率の実測値を算出するため、酸化触媒部６の状態を高精度に検知することができる。

（実施の形態２）
以下、本開示の実施の形態２について説明する。ここでは、上記の実施の形態１との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

上記の実施の形態１では、算出部１４は、エンジンの回転数および負荷に対して予め設定された酸化触媒部６の熱変換効率に基づいて酸化触媒部６の熱変換効率の基準値を算出したが、これに限られるものではない。

例えば、算出部１４は、車両が所定の走行状態のときに温度センサ１３ｂで検出される温度から予め設定された温度を減算した基準温度に基づいて、酸化触媒部６の発生熱量の基準値を算出することができる。なお、所定の走行状態は、例えば、エンジンの回転数と負荷から判断、すなわち排気ガスの流量と酸化触媒部６の温度に影響するもので判断することができる。

具体的には、算出部１４は、車両が所定の走行状態のときに酸化触媒部６の入口および出口の温度を温度センサ１３ａおよび１３ｂから取得する。このとき、算出部１４は、車両が平均的な走行状態を示すときに、酸化触媒部６の出口の温度を取得することが好ましい。例えば、算出部１４は、車両が使用される初期の段階で平均的な走行状態を算出し、その走行状態のときに酸化触媒部６の出口の温度を取得することができる。また、算出部１４は、車両の平均的な走行状態が変わる場合には、再度、平均的な走行状態を算出して、酸化触媒部６の出口の温度を取得することが好ましい。

そして、算出部１４は、所定の走行状態のときに温度センサ１３ｂから取得された酸化触媒部６の出口の温度から予め設定された温度を減算した基準温度を順次算出する。このとき、設定温度は、例えば、酸化触媒部６の活性温度の下限値に基づいて設定することができる。
また、算出部１４は、再生処理制御部１１を介して内燃機関制御部４から排気ガスの流量を取得すると共に、排気ガスの比熱が予め設定されている。

続いて、算出部１４は、酸化触媒部６の入口の温度と基準温度との差、排気ガスの流量および排気ガスの比熱に基づいて、上記式（１）に従って酸化触媒部６の発生熱量の基準値を順次算出して積算する。

また、算出部１４は、車両が所定の走行状態のときに酸化触媒部６に供給される燃料の供給量に基づいて、燃料の供給熱量を順次算出して積算する。

続いて、算出部１４は、酸化触媒部６の発生熱量の積算値と燃料の供給熱量の積算値とに基づいて、所定の走行状態における酸化触媒部６の熱変換効率の基準値を算出する。このように、算出部１４は、車両の走行状態、すなわち車両の運転の仕方および使われ方などに応じた熱変換効率の基準値を算出することができる。

そして、判定部１５が、実施の形態１と同様に、算出部１４で算出された熱変換効率の実測値と基準値を比較して酸化触媒部６の状態を判定する。

本実施の形態によれば、算出部１４が、車両が所定の走行状態のときに温度センサ１３ｂで検出される温度から予め設定された温度を減算した基準温度に基づいて、酸化触媒部６の発生熱量の基準値を順次算出して積算する。これにより、車両の走行状態に応じた熱変換効率の基準値を算出することができ、判定部１５は、酸化触媒部６の状態をより高精度に判定することができる。

（実施の形態３）
以下、本開示の実施の形態３について説明する。ここでは、上記の実施の形態１および２との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１および２との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

上記の実施の形態１および２では、算出部１４は、酸化触媒部６の発生熱量および燃料の供給量をそれぞれ積算して酸化触媒部６の熱変換効率の実測値を算出したが、酸化触媒部の発熱の度合いを積算した積算値に基づいて酸化触媒部６の状態を判定できればよく、これに限られるものではない。

例えば、算出部１４は、温度センサ１３ａおよび１３ｂで検出される温度に基づいて、酸化触媒部６の発生熱量を順次算出して積算することができる。

具体的には、実施の形態１と同様に、算出部１４が、酸化触媒部６の入口および出口の温度を温度センサ１３ａおよび１３ｂから取得すると共に、再生処理制御部１１を介して内燃機関制御部４から排気ガスの流量を取得する。また、算出部１４には、排気ガスの比熱が予め設定されている。算出部１４は、取得された酸化触媒部６の入口および出口の温度、排気ガスの流量および排気ガスの比熱に基づいて、上記式（１）に従って酸化触媒部６の発生熱量の実測値を順次算出する。

そして、算出部１４は、図５に示すように、順次算出された酸化触媒部６の発生熱量の実測値を積算して発生熱量の積算実測値Ｖ１ａを算出する。
このように、算出部１４は、酸化触媒部６の発生熱量の積算実測値Ｖ１ａを算出するため、算出された積算実測値Ｖ１ａが排気ガスの流量に応じて変動することを抑制し、発生熱量を正確に算出することができる。

一方、算出部１４は、予め設定された温度に基づいて、車両の走行に応じた酸化触媒部６の発生熱量の基準値を順次算出して積算する。例えば、算出部１４は、酸化触媒部６の反応熱で加熱される排気ガスの目標温度範囲の下限値、すなわちフィルタ７に堆積した粒子状物質の燃焼に必要な排気ガスの目標温度範囲の下限値に設定温度を設定することができる。この目標温度範囲の下限値は、例えば、酸化触媒部６の反応熱による排気ガスの温度変化に基づいて予め設定された昇温マップから順次算出することができる。

そして、算出部１４は、酸化触媒部６の入口の温度と設定温度との差、排気ガスの流量および排気ガスの比熱に基づいて、上記式（１）に従って酸化触媒部６の発生熱量の基準値を順次算出する。
このように、算出部１４は、予め全てが設定された基準値ではなく、車両の走行に応じて変動するエンジンの回転数および負荷などに基づいて酸化触媒部６の発生熱量の基準値を算出するため、発生熱量の実測値に高精度に対応する基準値を算出することができる。

算出部１４は、順次算出された酸化触媒部６の発生熱量の基準値を積算して発生熱量の積算基準値Ｖ２ａを算出する。

続いて、判定部１５が、算出部１４で算出された酸化触媒部６の発生熱量の積算実測値Ｖ１ａと積算基準値Ｖ２ａとに基づいて、酸化触媒部６の状態を判定する。すなわち、判定部１５は、発生熱量の積算実測値Ｖ１ａが積算基準値Ｖ２ａより高い場合には酸化触媒部６は正常と判定し、発生熱量の積算実測値Ｖ１ａが積算基準値Ｖ２ａより低い場合には酸化触媒部６が異常でメンテナンスが必要と判定する。

なお、本実施の形態において、算出部１４は、酸化触媒部６の発生熱量の目標値を算出し、この目標値に対する発生熱量の実測値の割合を算出することができる。具体的には、算出部１４は、酸化触媒部６の反応熱で加熱される排気ガスの目標温度を再生処理制御部１１から取得し、酸化触媒部６の入口の温度と目標温度との差、排気ガスの流量および排気ガスの比熱に基づいて、上記式（１）に従って酸化触媒部６の発生熱量の目標値を順次算出する。この算出された酸化触媒部６の発生熱量の目標値を目標発生熱量とする。

算出部１４は、図６に示すように、酸化触媒部６の目標発生熱量に対する酸化触媒部６の発生熱量の実測値の割合を順次算出し、その割合を積算して積算実測値Ｖ１ｂを算出する。
同様に、算出部１４は、酸化触媒部６の目標発生熱量に対する酸化触媒部６の発生熱量の基準値の割合を順次算出し、その割合を積算して積算基準値Ｖ２ｂを算出する。

このように、算出部１４は、酸化触媒部６の目標発生熱量に対する割合を算出するため、判定部１５が、酸化触媒部６の状態をより高精度に判定することができる。

本実施の形態によれば、算出部１４は、温度センサ１３ａおよび１３ｂで検出される温度に基づいて、酸化触媒部６の発生熱量を順次算出して積算するため、判定部１５が、算出された発生熱量の積算値に基づいて酸化触媒部６の状態を高精度に判定することができる。

なお、上記の実施の形態１～３では、酸化触媒部６は、フィルタ７の再生処理に用いられたが、反応熱で排気ガスを高温に加熱することができればよく、これに限られるものではない。

また、上記の実施の形態１～３では、算出部１４および判定部１５は、車両に配置されたが、外部に配置して通信回線で情報を送受信することもできる。

また、上記の実施の形態１～３では、再生処理制御部は、排気管３に配置されたインジェクタ１０を制御して排気ガスを高温に加熱させたが、酸化触媒部６の反応熱で排気ガスを高温に加熱することができればよく、排気管３に配置されたものに限られるものではない。
例えば、再生処理制御部は、内燃機関１に配置されたインジェクタの多段噴射を制御して酸化触媒部６を反応させることができる。

その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。

本開示に係る触媒状態検知装置は、反応熱で排気ガスを高温に加熱する酸化触媒部が排気管に配置された装置に利用できる。

１ 内燃機関
２ 吸気管
３ 排気管
４ 内燃機関制御部
５ 浄化装置
６ 酸化触媒部
７ フィルタ
８ 差圧センサ
９ バルブ
１０ インジェクタ
１１ 再生処理制御部
１２ 触媒状態検知装置
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 温度センサ
１４ 算出部
１５ 判定部
１６ 報知部
１７ 通信部
１８ 情報提供部
Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ 積算実測値
Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ 積算基準値

Claims (4)

1. 車両の排気管に配置された酸化触媒部の反応熱で加熱される排気ガスの温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサで検出される温度に基づいて前記酸化触媒部の発熱の度合いを順次算出して積算する算出部と、
   前記算出部で算出される前記発熱の度合いの積算値に基づいて前記酸化触媒部の状態を判定する判定部とを備え、
   前記算出部は、前記温度センサで検出される温度に基づいて前記酸化触媒部の発生熱量を順次算出して積算すると共に前記酸化触媒部に供給される燃料の供給量に基づいて前記燃料の供給熱量を順次算出して積算し、前記発生熱量の積算値と前記供給熱量の積算値に基づいて前記酸化触媒部の熱変換効率の実測値を算出すると共に、エンジンの回転数および負荷に対して予め設定された前記酸化触媒部の熱変換効率に基づいて、車両の走行に応じた前記酸化触媒部の熱変換効率を順次算出して平均化した基準値を算出し、
   前記判定部は、前記算出部で算出された前記酸化触媒部の熱変換効率の実測値と基準値を比較して前記酸化触媒部の状態を判定する触媒状態検知装置。
2. 車両の排気管に配置された酸化触媒部の反応熱で加熱される排気ガスの温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサで検出される温度に基づいて前記酸化触媒部の発熱の度合いを順次算出して積算する算出部と、
   前記算出部で算出される前記発熱の度合いの積算値に基づいて前記酸化触媒部の状態を判定する判定部とを備え、
   前記算出部は、前記温度センサで検出される温度に基づいて前記酸化触媒部の発生熱量を順次算出して積算すると共に前記酸化触媒部に供給される燃料の供給量に基づいて前記燃料の供給熱量を順次算出して積算し、前記発生熱量の積算値と前記供給熱量の積算値に基づいて前記酸化触媒部の熱変換効率の実測値を算出すると共に、車両が所定の走行状態のときに前記温度センサで検出される温度から予め設定された温度を減算した基準温度に基づいて前記酸化触媒部の発生熱量の基準値を順次算出して積算し、前記発生熱量の基準値の積算値と前記供給熱量の積算値に基づいて前記酸化触媒部の熱変換効率の基準値を算出し、
   前記判定部は、前記算出部で算出された前記酸化触媒部の熱変換効率の実測値と基準値を比較して前記酸化触媒部の状態を判定する触媒状態検知装置。
3. 前記温度センサは第１の温度センサであり、
   前記酸化触媒部の下流側に配置されたフィルタに含まれる酸化触媒体の反応熱で加熱される排気ガスの温度を検出する第２の温度センサをさらに有し、
   前記判定部は、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサでそれぞれ検出される温度に基づいて、前記酸化触媒部と前記酸化触媒部に燃料を供給するインジェクタとの状態を判定する請求項１または２に記載の触媒状態検知装置。
4. 前記判定部で判定された判定結果を無線で送信する通信部と、
   前記通信部から送信された前記判定結果に基づいて前記酸化触媒部のメンテナンス時期を車両の使用者に提供する情報提供部とをさらに有する請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒状態検知装置。