[发明专利]催化器劣化诊断系统及催化器劣化诊断方法

说明书

本发明提供三元催化器的劣化诊断系统及方法。催化器劣化诊断系统具备空燃比检测单元、NOx检测单元以及运转控制单元，运转控制单元使内燃机执行一边将废气温度保持为600℃以上、一边进行如下操作的诊断运转：在内燃机处于贫燃料运转状态的情况下，在下游侧空燃比达到规定的贫燃料侧阈值的时刻，使内燃机向富燃料运转状态转变，在内燃机处于富燃料运转状态的情况下，在下游侧空燃比达到规定的富燃料侧阈值之后经过了规定时间的时刻，使内燃机向贫燃料运转状态转变，诊断单元对处于富燃料运转状态时的催化器的下游侧的NOx浓度与诊断阈值进行比较，由此诊断催化器的NOx还原能力的劣化程度。

技术领域

本发明涉及对催化器的劣化程度进行诊断的系统及方法，特别涉及用于供来自内燃机的废气导入的催化器的诊断系统及诊断方法。

背景技术

在搭载于车辆(典型的为汽车)的汽油发动机的运转时，从其中排出含有作为有害物质的NOx(氮氧化物)、THC(总烃：Total Hydrocarbon)以及CO(一氧化碳)的废气。因此，在多数汽油发动机车辆搭载有将这3种含有物一同除去(净化)的催化器、即三元催化器(TWC：Three Way Catalyst)。

三元催化器具有：由Pd(钯)、Pt(铂)以及Rh(铑)等贵金属构成且主要承担催化作用的部分；以及由以CeO₂(氧化铈)为主的陶瓷构成的、定位为助催化剂的部分。Pd及Pt具有将废气中的HC及CO氧化而生成CO₂(二氧化碳)及H₂O(水)的作用。另外，Pd及Rh具有将废气中的NOx还原而生成N₂(氮)的作用。氧化铈具有对O₂(氧)进行吸附或使O₂(氧)脱离的作用，在TWC中，从氧化铈释放对HC及CO进行氧化时所需的氧，并将对NOx进行还原时生成的氧吸储(储存)于氧化铈。

汽油发动机以如下方式运转：以空燃比(A/F)与理论空燃比相等或者达到理论空燃比附近的值、且导入至发动机气缸内的燃料完全燃烧的化学计量学(化学计量)状态为中心，并且，还根据车辆的状况而适当地转变为A/F高于化学计量状态的贫燃料状态、或者A/F低于化学计量状态的富燃料状态。并且，TWC能够在其中的化学计量状态下以较高的净化率将HC和CO、以及NOx全部都净化。

更具体而言，TWC的针对NOx的净化率在富燃料运转时(还原气氛)及化学计量运转时相对较高，在贫燃料运转时(氧过剩气氛)相对较低。反之，TWC的针对HC及CO的净化率在贫燃料运转时及化学计量运转时相对较高，在富燃料运转时相对较低。这是因为：废气的含氧量在富燃料运转时较低，因此容易使NOx还原，废气的含氧量在贫燃料运转时较高，因此容易使HC及CO氧化。

TWC在长期持续使用的过程中会劣化。劣化的方式各种各样，不过，主要的劣化模式为富燃料及贫燃料时的净化效率全部都降低、贫燃料时的净化效率降低、富燃料时的净化效率降低等。

另一方面，近年来，关于汽车，根据法律法规的要求而有义务实施OBD(车载故障诊断：On-Board Diagnostics)，TWC也是其对象。

例如可以通过OSC(储氧能力：Oxygen Storage Capacity)法来进行TWC的OBD。其基于如下前提：氧化铈的氧吸储能力(储氧量)越高，三元催化器的净化能力越高，TWC的劣化表现为氧化铈的氧吸储能力(储氧量)的劣化。

已知作为OSC法的一种方式的Cmax法(例如参照专利文献1及专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－17078号公报

专利文献2：日本特许第5835478号公报

发明内容