[发明专利]催化剂老化检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂老化检测装置。更具体而言，涉及一种用于检测净化内燃机废气用催化剂的老化的催化剂老化检测装置。

背景技术

在车载内燃机的排气通道中，配置有用于净化废气的催化剂。此催化剂具有吸收适量氧气的能力。当催化剂所要净化的废气中含有HC或CO等未燃成分时，这些未烧成分将被催化剂吸收的氧所氧化。另一方面，当废气中含有NO_X等氧化物时，这些氧化物将在催化剂中被还原，其结果为，所产生的氧被吸收于催化剂内部。

被配置在排气通道中的催化剂是通过将废气中的成分氧化或还原而实现对废气的净化的。因此，氧化剂的净化能力在很大程度上受到该氧化剂的氧吸收能力的影响。因此，通过检测该催化剂可吸收的氧气的最大量，即氧吸收容量而能够判断出催化剂净化能力的下降，即催化剂的老化状态。

一直以来，例如，在日本特开2003-97334号公报中公开了一种通过强制地使供给至内燃机的混合气体的空燃比处于燃料过浓或燃料过稀状态，从而检测出被配置在排气通道的催化剂的氧吸收容量的装置。在混合气的空燃比被控制为浓空燃比期间，含HC及CO等未燃烧成分的氧气不足的废气被供给至催化剂处。当供给这种废气时，催化剂通过释放吸收的氧气，将HC和CO氧化从而净化废气。但是，如果长期持续该状态，不久之后催化剂将会释放全部的氧气，从而变为无法氧化HC及CO的状态。以下，将这种状态称为“最小吸氧状态”。

另一方面，在混合气的空燃比被控制为稀空燃比期间，含NO_X的氧气过多的废气被供给至催化剂处。当供给这种废气时，催化剂吸收废气中过剩的氧气，将NO_X等还原从而净化废气。但是，如果长期持续该状态，不久之后催化剂将会吸满其吸氧容量的氧气，从而变为无法还原NO_X等的状态。以下，将这种状态称为“最大吸氧状态”。

上述现有的装置是通过将混合气的空燃比控制为过浓或过稀，以反复实现最小吸氧状态和最大吸氧状态。并且，此装置通过求取从最小吸氧状态变为最大吸氧状态的过程中被催化剂所吸收的氧气量，或从最大吸氧状态变为最小吸氧状态的过程中从催化剂释放的氧气量而能够求得催化剂的吸氧容量。可根据此吸氧容量是否大于规定的判断值来判断催化剂是处于正常状态还是已经发生老化。

此外，在上述吸氧容量检测中对空燃比进行强制控制的浓空燃比或稀空燃比的切换时期，可以通过检测从催化剂排放的废气的空燃比变为浓空燃比或稀空燃比的变化来进行判断。即，当催化剂达到最小吸氧状态时，由于催化剂处于无法氧化废气中的过浓成分的状态，因此，从催化剂排放的废气为含有较多HC及CO的状态。其结果为，催化剂下游的氧气传感器的输出变为表示燃料过浓的输出。另一方面，当催化剂达到最大吸氧状态时，由于催化剂处于无法还原废气中的过稀成分的状态，因此，从催化剂排放的废气为含有较多NO_X的状态。其结果为，催化剂下游的氧气传感器的输出变为表示燃料过稀的输出。

因此，当氧气传感器的输出变为表示过稀或过浓的值时，则可以判断出催化剂已经达到了最大或最小吸氧状态。因此，上述现有装置将催化剂下游的氧气传感器的输出变为过稀或过浓的时期判断为空燃比的切换时期，从而实施控制将空燃比切换为浓空燃比或稀空燃比。

专利文献1：日本特开平2003-97334号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，由于废气的流量及流速、废气的温度、氧气传感器的传感器元件的温度、氧气传感器自身的老化等各种条件的影响，氧气传感器的输出响应性会不同。因此，在上述现有技术中，即使在传感器下游废气浓度同步地变化为过浓或过稀的情况下，氧气传感器据此而发出表示过浓或过稀的输出结果的时期也会由于上述检测时的条件的不同而产生差异。由于最大或最小吸氧状态是在氧气传感器发出表示过浓或过稀的输出结果的时刻上才会被检测出，因此，氧气传感器的输出响应性的误差将对最大或最小吸氧状态的检测时期带来误差。

在上述现有的装置中，吸氧容量是根据在最大吸氧状态和最小吸氧状态之间变化的过程中被吸收或释放的吸氧量来演算的。因此，当最大或最小吸氧状态的检测时期，由于检测条件的不同而产生了误差的情况下，吸氧量以及根据该吸氧量演算出的吸氧容量也会产生误差。当如上文所述的吸氧容量的误差变大时，将会出现根据此吸氧容量而实施的催化剂老化检测的精度也降低的状况。因此，为了高精度地进行催化剂的老化检测，需要去除因吸氧容量的检测条件不同而产生的误差，从而更准确地检测吸氧容量。