JP2002138822A - エンジン排気ガス浄化装置の触媒温度推定方法 - Google Patents
エンジン排気ガス浄化装置の触媒温度推定方法Info
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- JP2002138822A JP2002138822A JP2001274156A JP2001274156A JP2002138822A JP 2002138822 A JP2002138822 A JP 2002138822A JP 2001274156 A JP2001274156 A JP 2001274156A JP 2001274156 A JP2001274156 A JP 2001274156A JP 2002138822 A JP2002138822 A JP 2002138822A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】触媒性能劣化を運転中に診断するための、触媒
温度を精度良く推定する。 【構成】エンジンの排気ガス中の空燃比を検出し、排気
ガス中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を調整
し、前記排気ガスを触媒により浄化するものにおいて、
複数のエンジンパラメータを検出し；前記複数のエンジ
ンパラメータに基づいて、触媒温度または触媒設置付近
の排気ガス温度を求め；上記触媒温度または触媒設置付
近の排気ガス温度を指標として、前記触媒の劣化を判断
する。 【効果】触媒温度を精度良く推定できる。
温度を精度良く推定する。 【構成】エンジンの排気ガス中の空燃比を検出し、排気
ガス中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を調整
し、前記排気ガスを触媒により浄化するものにおいて、
複数のエンジンパラメータを検出し；前記複数のエンジ
ンパラメータに基づいて、触媒温度または触媒設置付近
の排気ガス温度を求め；上記触媒温度または触媒設置付
近の排気ガス温度を指標として、前記触媒の劣化を判断
する。 【効果】触媒温度を精度良く推定できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、空燃比センサあるい
は酸素濃度センサ（以降は代表して空燃比センサとす
る）や触媒コンバータを使用するエンジン排気ガス浄化
装置の診断方法および装置に関する。
は酸素濃度センサ（以降は代表して空燃比センサとす
る）や触媒コンバータを使用するエンジン排気ガス浄化
装置の診断方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの排気を浄化する装置は、主
に、触媒コンバータと空燃比フィードバック制御装置と
からなる。触媒コンバータは、排気中に含まれるＨＣ，
ＮＯｘ，ＣＯを除去するため排気管部に設置するもので
ある。また、空燃比フィードバック制御装置は、触媒コ
ンバータの機能を充分に発揮させるには空燃比を一定に
保つ必要があるので、触媒コンバータの上流に酸素セン
サを設置して空燃比の燃料供給量を制御するためのもの
である。三元触媒システムでは、触媒コンバータの上流
に設けられる酸素センサに性能劣化を生ずると、空燃比
が理論空燃比を中心としたある狭い範囲からはずれるの
で、有害成分の転換効率が落ちる。また、触媒コンバー
タそのものが性能劣化を生ずると空燃比が正確に管理さ
れたとしても有害成分の転換効率が落ちる。このような
触媒劣化判定のための技術としては、例えば、特開平5
−171924 号公報に記載されている。触媒の排気ガス上
流側における空燃比を検出する前空燃比センサと、上記
触媒の排気ガス下流側における空燃比を検出する後空燃
比センサと、上記前空燃比センサと上記後空燃比センサ
との出力信号から、上記空燃比制御装置の空燃比制御周
波数帯よりも低周波数帯の信号を減衰させる特徴波形抽
出手段と、上記特徴波形抽出手段を通過した上記信号の
相関関数を算出する相関関数算出手段と、上記相関関数
の値に基づいて上記触媒の劣化状態を判定する触媒状態
判定手段とを有することを特徴とするエンジン排気ガス
浄化装置の診断装置が提供されている。
に、触媒コンバータと空燃比フィードバック制御装置と
からなる。触媒コンバータは、排気中に含まれるＨＣ，
ＮＯｘ，ＣＯを除去するため排気管部に設置するもので
ある。また、空燃比フィードバック制御装置は、触媒コ
ンバータの機能を充分に発揮させるには空燃比を一定に
保つ必要があるので、触媒コンバータの上流に酸素セン
サを設置して空燃比の燃料供給量を制御するためのもの
である。三元触媒システムでは、触媒コンバータの上流
に設けられる酸素センサに性能劣化を生ずると、空燃比
が理論空燃比を中心としたある狭い範囲からはずれるの
で、有害成分の転換効率が落ちる。また、触媒コンバー
タそのものが性能劣化を生ずると空燃比が正確に管理さ
れたとしても有害成分の転換効率が落ちる。このような
触媒劣化判定のための技術としては、例えば、特開平5
−171924 号公報に記載されている。触媒の排気ガス上
流側における空燃比を検出する前空燃比センサと、上記
触媒の排気ガス下流側における空燃比を検出する後空燃
比センサと、上記前空燃比センサと上記後空燃比センサ
との出力信号から、上記空燃比制御装置の空燃比制御周
波数帯よりも低周波数帯の信号を減衰させる特徴波形抽
出手段と、上記特徴波形抽出手段を通過した上記信号の
相関関数を算出する相関関数算出手段と、上記相関関数
の値に基づいて上記触媒の劣化状態を判定する触媒状態
判定手段とを有することを特徴とするエンジン排気ガス
浄化装置の診断装置が提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】触媒コンバータの性能
は触媒温度により影響を受ける。触媒温度が低いと転換
効率が落ちる。従って触媒の性能劣化を診断する場合に
この触媒温度を考慮しないと、エンジンの回転数，負荷
などの運転条件により触媒温度が変化して低くなると性
能劣化と識別できずに誤診断してしまう恐れがあった。
これを解決するには前述の特開平5−171924 号公報に記
載されているように温度センサを設置して診断結果を補
正することが必要になる。しかしながら、この触媒温度
センサには０〜８００℃もの広範囲な測定領域が要求さ
れることから、診断システムのコスト高を招くという技
術的課題があった。
は触媒温度により影響を受ける。触媒温度が低いと転換
効率が落ちる。従って触媒の性能劣化を診断する場合に
この触媒温度を考慮しないと、エンジンの回転数，負荷
などの運転条件により触媒温度が変化して低くなると性
能劣化と識別できずに誤診断してしまう恐れがあった。
これを解決するには前述の特開平5−171924 号公報に記
載されているように温度センサを設置して診断結果を補
正することが必要になる。しかしながら、この触媒温度
センサには０〜８００℃もの広範囲な測定領域が要求さ
れることから、診断システムのコスト高を招くという技
術的課題があった。
【０００４】この問題を解決するためには、触媒温度セ
ンサを用いずに、たとえば他の用途で既に測定されてい
る信号を利用して推定することが必要になる。しかしな
がら、この触媒性能劣化を運転中に診断するための、触
媒温度の精度良い推定を可能にする手段は、まだ確立さ
れていなかった。
ンサを用いずに、たとえば他の用途で既に測定されてい
る信号を利用して推定することが必要になる。しかしな
がら、この触媒性能劣化を運転中に診断するための、触
媒温度の精度良い推定を可能にする手段は、まだ確立さ
れていなかった。
【０００５】本発明は、このような従来の課題を解決し
ようとしてなされたもので、運転中に触媒温度推定を実
行することにより、触媒コンバータに性能劣化を生じか
たを正確に診断することができるエンジン排気ガス浄化
装置の診断方法および診断装置を提供するところを目的
とする。
ようとしてなされたもので、運転中に触媒温度推定を実
行することにより、触媒コンバータに性能劣化を生じか
たを正確に診断することができるエンジン排気ガス浄化
装置の診断方法および診断装置を提供するところを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、複数のエンジンパラメータ
を検出し；前記複数のエンジンパラメータに基づいて、
触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を求め；上
記触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を指標と
して、前記触媒の劣化を判断するものである。
するためになされたもので、複数のエンジンパラメータ
を検出し；前記複数のエンジンパラメータに基づいて、
触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を求め；上
記触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を指標と
して、前記触媒の劣化を判断するものである。
【０００７】本発明の一態様としては、エンジンの燃料
噴射制御に用いられる回転数と負荷を利用して定常状態
の触媒温度を推定する手段を設ける。この定常温度推定
手段は、実エンジンでの定常運転時の試験結果を回転数
と負荷の２次元マップデータとして記憶しておくことに
より容易に作成される。次に、車の走行中においても触
媒温度を正しく求めるために、過渡状態の触媒温度を推
定する手段を設けて、定常温度推定手段で得られた結果
を修正する。さらにこの過渡温度推定手段では、調整が
容易でかつ精度向上をはかるために、非線形特性を複数
の線形特性を結合することにより記述する。上記の定常
温度推定手段と過渡温度推定手段により求められた値に
基づいて触媒の温度を推定し、劣化状態を正しく判定す
る触媒状態判定手段とを有することを特徴とするエンジ
ン排気ガス浄化装置の診断装置が提供される。
噴射制御に用いられる回転数と負荷を利用して定常状態
の触媒温度を推定する手段を設ける。この定常温度推定
手段は、実エンジンでの定常運転時の試験結果を回転数
と負荷の２次元マップデータとして記憶しておくことに
より容易に作成される。次に、車の走行中においても触
媒温度を正しく求めるために、過渡状態の触媒温度を推
定する手段を設けて、定常温度推定手段で得られた結果
を修正する。さらにこの過渡温度推定手段では、調整が
容易でかつ精度向上をはかるために、非線形特性を複数
の線形特性を結合することにより記述する。上記の定常
温度推定手段と過渡温度推定手段により求められた値に
基づいて触媒の温度を推定し、劣化状態を正しく判定す
る触媒状態判定手段とを有することを特徴とするエンジ
ン排気ガス浄化装置の診断装置が提供される。
【０００８】また、上記触媒温度推定手段は、定常温度
推定手段と過渡温度推定手段により触媒の温度を推定す
る場合、さらに推定精度の向上をはかるために、エンジ
ン始動時には触媒や配管に溜っている水分の持つ潜熱に
応じた温度上昇のむだ時間手段を設け、上記触媒の劣化
状態を判定する触媒状態判定手段とを有することを特徴
とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置が提供され
る。
推定手段と過渡温度推定手段により触媒の温度を推定す
る場合、さらに推定精度の向上をはかるために、エンジ
ン始動時には触媒や配管に溜っている水分の持つ潜熱に
応じた温度上昇のむだ時間手段を設け、上記触媒の劣化
状態を判定する触媒状態判定手段とを有することを特徴
とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置が提供され
る。
【０００９】また、上記過渡温度推定手段は、排気ガス
により加熱される温度上昇過程と大気への放熱で冷却さ
れる温度下降過程とで遅れ時定数を切り替える手段を設
け、上記触媒の劣化状態を判定する触媒状態判定手段と
を有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の
診断装置が提供される。
により加熱される温度上昇過程と大気への放熱で冷却さ
れる温度下降過程とで遅れ時定数を切り替える手段を設
け、上記触媒の劣化状態を判定する触媒状態判定手段と
を有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の
診断装置が提供される。
【００１０】また、上記触媒温度推定手段は、エンジン
冷却水温度，吸気温度，車速の変化に応じた触媒温度推
定値補正手段、を有することを特徴とするエンジン排気
ガス浄化装置の診断装置が提供される。
冷却水温度，吸気温度，車速の変化に応じた触媒温度推
定値補正手段、を有することを特徴とするエンジン排気
ガス浄化装置の診断装置が提供される。
【００１１】
【作用】特開平2−3091 号に記載されている手段でまず
触媒診断を実行する。
触媒診断を実行する。
【００１２】前空燃比センサと後空燃比センサは、クラ
ンク角度検知手段の検知したクランク角度に対応して触
媒上流側と下流側との空燃比を検出し出力する。特徴波
形抽出手段は、この出力信号から、上記空燃比制御装置
の空燃比制御周波数帯よりも低周波数帯の信号を減衰さ
せる。
ンク角度検知手段の検知したクランク角度に対応して触
媒上流側と下流側との空燃比を検出し出力する。特徴波
形抽出手段は、この出力信号から、上記空燃比制御装置
の空燃比制御周波数帯よりも低周波数帯の信号を減衰さ
せる。
【００１３】自己相関関数算出手段は、上記特徴波形抽
出手段を通過した信号の自己相関関数φxxを計算し出力
する。一方、相互相関関数手段は、特徴波形抽出手段を
通過した前空燃比センサの出力信号と後空燃比センサの
出力信号との相互相関関数φxyを計算し、出力する。
出手段を通過した信号の自己相関関数φxxを計算し出力
する。一方、相互相関関数手段は、特徴波形抽出手段を
通過した前空燃比センサの出力信号と後空燃比センサの
出力信号との相互相関関数φxyを計算し、出力する。
【００１４】劣化指標算出手段は、所定の期間毎に、当
該期間内における相互相関関数φxyの最大値(φxy)max
と、当該期間内における自己相関関数φxxの最大値(φ
xx)maxと、の比を算出し逐次劣化指標Φi とする。さら
に、過去所定回数分の上記逐次劣化指標Φi の平均値を
算出して、これを劣化指標として出力する。
該期間内における相互相関関数φxyの最大値(φxy)max
と、当該期間内における自己相関関数φxxの最大値(φ
xx)maxと、の比を算出し逐次劣化指標Φi とする。さら
に、過去所定回数分の上記逐次劣化指標Φi の平均値を
算出して、これを劣化指標として出力する。
【００１５】エンジンの回転数と吸入空気量を検出し、
これらに応じてまず定常温度推定手段により、エンジン
の運転状態（回転数，負荷）が安定したときの触媒温度
を出力する。エンジン始動時の温度上昇むだ時間手段を
介して、過渡温度推定手段により運転状況に即応した触
媒温度を出力する。次に、触媒温度推定値補正手段によ
りエンジン冷却水温度，吸気温度，車速の変化に応じた
精度の良い触媒温度推定値を出力する。
これらに応じてまず定常温度推定手段により、エンジン
の運転状態（回転数，負荷）が安定したときの触媒温度
を出力する。エンジン始動時の温度上昇むだ時間手段を
介して、過渡温度推定手段により運転状況に即応した触
媒温度を出力する。次に、触媒温度推定値補正手段によ
りエンジン冷却水温度，吸気温度，車速の変化に応じた
精度の良い触媒温度推定値を出力する。
【００１６】触媒温度比較手段により、触媒温度推定値
があらかじめ設定された所定値を超えた場合に触媒診断
の結果である劣化指標を出力する。
があらかじめ設定された所定値を超えた場合に触媒診断
の結果である劣化指標を出力する。
【００１７】
【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
【００１８】まず、本発明の概念を図１を用いて説明す
る。
る。
【００１９】なお、本実施例の診断装置は、触媒コンバ
ータ２と、その前後に配置された空燃比センサたるＯ2
センサ３，４と、該Ｏ2センサ３の出力に基づいて空燃
比フィードバックにより燃料噴射制御を行うシステムを
対象とするものである。
ータ２と、その前後に配置された空燃比センサたるＯ2
センサ３，４と、該Ｏ2センサ３の出力に基づいて空燃
比フィードバックにより燃料噴射制御を行うシステムを
対象とするものである。
【００２０】本実施例の診断装置は、この空燃比フィー
ドバック制御による空燃比の摂動を触媒コンバータ劣化
診断のテスト信号に利用している。すなわち、触媒コン
バータ２が劣化していなければ、触媒の酸化・還元作用
により触媒コンバータ２の後流では空燃比の摂動が少な
くなる。一方、触媒コンバータ２が劣化すると後流の空
燃比摂動が上流のものに近づいて来る。このように触媒
コンバータの前後における空燃比摂動の類似性に着目し
て劣化を診断している。
ドバック制御による空燃比の摂動を触媒コンバータ劣化
診断のテスト信号に利用している。すなわち、触媒コン
バータ２が劣化していなければ、触媒の酸化・還元作用
により触媒コンバータ２の後流では空燃比の摂動が少な
くなる。一方、触媒コンバータ２が劣化すると後流の空
燃比摂動が上流のものに近づいて来る。このように触媒
コンバータの前後における空燃比摂動の類似性に着目し
て劣化を診断している。
【００２１】そして、この類似性の評価を、相関関数を
用いて行う。
用いて行う。
【００２２】まず、本発明の実施例における触媒の診断
方法を説明する。
方法を説明する。
【００２３】前Ｏ2センサ３の出力信号（以下「前Ｏ2セ
ンサ信号」という）１１４と、後Ｏ2センサ４の出力信
号（以下、「後Ｏ2センサ信号」という）１０２とを、
同期してＡ／Ｄ変換器１８によりデジタルデータに変換
する。
ンサ信号」という）１１４と、後Ｏ2センサ４の出力信
号（以下、「後Ｏ2センサ信号」という）１０２とを、
同期してＡ／Ｄ変換器１８によりデジタルデータに変換
する。
【００２４】つぎに、高周波域通過フィルタでそれぞれ
の信号から診断に外乱となる直流成分を除去する（ブロ
ック１２Ａ，１２Ｂ）。ここで、両者のフィルタは同一
特性のものとする。いずれの信号も診断に外乱となる空
燃比フィードバック制御周波数よりも低周波数成分を除
去する。
の信号から診断に外乱となる直流成分を除去する（ブロ
ック１２Ａ，１２Ｂ）。ここで、両者のフィルタは同一
特性のものとする。いずれの信号も診断に外乱となる空
燃比フィードバック制御周波数よりも低周波数成分を除
去する。
【００２５】続いて、前Ｏ2 センサ信号１１４から得ら
れた信号ｘ(ｔ)１０５のｔ＝０時点での自己相関関数φ
xx(０)を求める（ブロック１３）。なお、ここで、φxx
(０)を求めているのは、自己相関関数φxxは、ｔ＝０に
おいて最大値（φxx)maxをとるからである。
れた信号ｘ(ｔ)１０５のｔ＝０時点での自己相関関数φ
xx(０)を求める（ブロック１３）。なお、ここで、φxx
(０)を求めているのは、自己相関関数φxxは、ｔ＝０に
おいて最大値（φxx)maxをとるからである。
【００２６】
【数１】φxx(τ)＝∫ｘ(ｔ)ｘ(ｔ−τ)ｄｔ また、前Ｏ2センサ信号１１４から得られた信号ｘ(ｔ)
と、後Ｏ2センサ信号１０２とから得られた信号ｙ(ｔ)
とから相互相関関数φxy(τ)を一定の積分区間Ｔにおい
て求める（ブロック１４）。
と、後Ｏ2センサ信号１０２とから得られた信号ｙ(ｔ)
とから相互相関関数φxy(τ)を一定の積分区間Ｔにおい
て求める（ブロック１４）。
【００２７】
【数２】φxy(τ)＝∫ｘ(ｔ)ｙ(ｔ−τ)ｄｔ ここで積分区間Ｔは、その区間でエンジン回転数の変動
が所定の範囲を超えないように、あらかじめ設定してお
く。
が所定の範囲を超えないように、あらかじめ設定してお
く。
【００２８】そして、当該積分区間Ｔにおけるφxy(τ)
の最大値（φxy)maxを探し、該（φxy)maxを用いて、逐
次劣化指標Φi(＝(φxy)max／φxx(０）、数５参照）を
計算する（ブロック１６Ａ，図５参照）。
の最大値（φxy)maxを探し、該（φxy)maxを用いて、逐
次劣化指標Φi(＝(φxy)max／φxx(０）、数５参照）を
計算する（ブロック１６Ａ，図５参照）。
【００２９】
【数３】Φi＝(φxy)max／(φxx)max なお、逐次劣化指標Φiの位相τ、言い替えれば、（φ
xy)／φxx(０)が最大値をとる位相τは、運転条件や機
差で変動するため、Φi はデータを実際に探索すること
により得る。
xy)／φxx(０)が最大値をとる位相τは、運転条件や機
差で変動するため、Φi はデータを実際に探索すること
により得る。
【００３０】そして、Φi をメモリ（ＲＡＭ）に記憶し
ておき、次の積分区間Ｔにおいても同様の処理によりΦ
i+1 を求める。
ておき、次の積分区間Ｔにおいても同様の処理によりΦ
i+1 を求める。
【００３１】以上のような操作をｎ回繰り返して、Φi
の平均値を求める。そして、該平均値を、触媒コンバー
タ２の最終劣化指標Ｉとする。なお、この最終劣化指標
Ｉを算出する際には、各種運転条件による補正係数
ｋ1，ｋ2をも加味して行う（ブロック１６Ｂ，１６Ｃ，
１６Ｄ，下記数４参照）。
の平均値を求める。そして、該平均値を、触媒コンバー
タ２の最終劣化指標Ｉとする。なお、この最終劣化指標
Ｉを算出する際には、各種運転条件による補正係数
ｋ1，ｋ2をも加味して行う（ブロック１６Ｂ，１６Ｃ，
１６Ｄ，下記数４参照）。
【００３２】
【数４】Ｉ＝(Σｋ1ｋ2Φi)／ｎ Ｉ ：最終劣化指標 ｋ1：エンジン負荷による補正系数 ｋ2：触媒温度による補正系数 Φi：逐次劣化指標 ｎ ：測定回数 なお、ｋ1，ｋ2は、あらかじめマップデータとしてメモ
リ（ＲＯＭ）に記憶しておく。
リ（ＲＯＭ）に記憶しておく。
【００３３】続いて、この劣化指標Ｉを、あらかじめ定
めた劣化判定レベルＩD と比較して、劣化状態を判定す
る。劣化指標Ｉが劣化判定レベルＩD よりも大きい場合
には劣化と判断する（ブロック１６Ｅ）。
めた劣化判定レベルＩD と比較して、劣化状態を判定す
る。劣化指標Ｉが劣化判定レベルＩD よりも大きい場合
には劣化と判断する（ブロック１６Ｅ）。
【００３４】ここで逐次劣化指標Φi をそのまま使用せ
ず、その平均値、すなわち最終劣化指標Ｉを用いるの
は、通常走行中、エンジン回転数や負荷が変動すると、
逐次劣化指標Φi も影響を受けて変動するからである。
つまり、一定時間，一定回転回数あるいは一定負荷帯ご
との逐次劣化指標Φi を求めて累積し、その平均値を最
終劣化指標Ｉとすることにより、全運転域での劣化判定
を可能としている。但し、ある程度運転状態が限定され
るような場合には、逐次劣化指標Φi をそのまま用い
て、判定を行っても構わない。
ず、その平均値、すなわち最終劣化指標Ｉを用いるの
は、通常走行中、エンジン回転数や負荷が変動すると、
逐次劣化指標Φi も影響を受けて変動するからである。
つまり、一定時間，一定回転回数あるいは一定負荷帯ご
との逐次劣化指標Φi を求めて累積し、その平均値を最
終劣化指標Ｉとすることにより、全運転域での劣化判定
を可能としている。但し、ある程度運転状態が限定され
るような場合には、逐次劣化指標Φi をそのまま用い
て、判定を行っても構わない。
【００３５】さて本実施例とするところは、上記の補正
係数ｋ2 を求めるための触媒温度ＴCAT を推定する手段
２０にある。触媒温度推定手段２０の実施例を図２で示
す。推定手段の動作を以下で説明する。
係数ｋ2 を求めるための触媒温度ＴCAT を推定する手段
２０にある。触媒温度推定手段２０の実施例を図２で示
す。推定手段の動作を以下で説明する。
【００３６】まず、定常モデル２０１により定常触媒温
度ＴCAT、0 をもとめる。ここで定常モデル２０１は、エ
ンジン回転数と負荷（例、吸入空気量）が一定の状態で
触媒温度を予め測定し、マップデータとして記憶装置に
記憶しておく。あるいはエンジン回転数と負荷の関数と
してエンジンの発熱量を予め計算してマップデータとし
て記憶してもよい。
度ＴCAT、0 をもとめる。ここで定常モデル２０１は、エ
ンジン回転数と負荷（例、吸入空気量）が一定の状態で
触媒温度を予め測定し、マップデータとして記憶装置に
記憶しておく。あるいはエンジン回転数と負荷の関数と
してエンジンの発熱量を予め計算してマップデータとし
て記憶してもよい。
【００３７】所定時間マスク２０２は、エンジン始動後
の時間を計測し、所定の時間を経過するまではゼロを出
力し、それ以降は１を出力する。このむだ時間ｔ0 は、
始動前後の運転状態に応じて定める。エンジン水温
Ｔw，吸気温度ＴAに対してマップデータとして記憶して
おく。基本的にはエンジン水温Ｔwと吸気温度ＴAの差異
が少なくなるに従ってむだ時間t0を大きく定める。また
他の方法として、始動後の燃料量積算値ＳＦi を逐次演
算し、所定の値に達したならばむだ時間t0を打ち切るも
のとし、この所定値をエンジン水温Ｔwと吸気温度ＴAの
差異が少なくなるに従って大きく定めるやり方もある。
ここで燃料量積算値ＳＦi については負荷の積算値でも
よい。
の時間を計測し、所定の時間を経過するまではゼロを出
力し、それ以降は１を出力する。このむだ時間ｔ0 は、
始動前後の運転状態に応じて定める。エンジン水温
Ｔw，吸気温度ＴAに対してマップデータとして記憶して
おく。基本的にはエンジン水温Ｔwと吸気温度ＴAの差異
が少なくなるに従ってむだ時間t0を大きく定める。また
他の方法として、始動後の燃料量積算値ＳＦi を逐次演
算し、所定の値に達したならばむだ時間t0を打ち切るも
のとし、この所定値をエンジン水温Ｔwと吸気温度ＴAの
差異が少なくなるに従って大きく定めるやり方もある。
ここで燃料量積算値ＳＦi については負荷の積算値でも
よい。
【００３８】いずれにしても乗算器２０３の出力Ｔ
CAT、1 は数５となる。
CAT、1 は数５となる。
【００３９】
【数５】ＴCAT、1＝Ｔw (ｔ≦ｔ0) ＴCAT、1＝ＴCAT、0 (ｔ＞ｔ0) ここで、エンジン水温Ｔw は図示しないセンサにて検出
する。
する。
【００４０】遅れモデル２０４(１)，２０４(２)は数
６，数７に従って演算により求める。
６，数７に従って演算により求める。
【００４１】
【数６】ＴCAT、2、1＝(１−１／τ)ＴCAT、2、1＋ξ／τＴ
CAT、1
CAT、1
【００４２】
【数７】ＴCAT、2、2＝(１−１／ζτ)ＴCAT、2、2＋(１−
ξ)／ζτＴCAT、1 ここで、ＴCAT、2、1およびＴCAT、2、2の初期値はＴCAT、1
とする。
ξ)／ζτＴCAT、1 ここで、ＴCAT、2、1およびＴCAT、2、2の初期値はＴCAT、1
とする。
【００４３】またτ，ξ，ζの求め方を図３に示す。図
３は、スロットルをステップ状に突変させた時の触媒温
度の測定値である。測定条件は定常モデルを測定する時
と同じである。触媒温度変化の時定数を複数個所、たと
えば立上り時定数τとζ倍の時定数の２個所を測定す
る。ζ＝１０を目安とする。これらから図３で示すよう
にしてξを求める。
３は、スロットルをステップ状に突変させた時の触媒温
度の測定値である。測定条件は定常モデルを測定する時
と同じである。触媒温度変化の時定数を複数個所、たと
えば立上り時定数τとζ倍の時定数の２個所を測定す
る。ζ＝１０を目安とする。これらから図３で示すよう
にしてξを求める。
【００４４】また図３では、温度上昇を示したが、スロ
ットルをステップ状に閉じた時の温度降下の遅れ時定数
を同様にして求め、温度降下遅れ時間τd２０６ を温度
上昇遅れ時間τu２０７ とは別に記憶しておき、これら
を正負判定２０５で切り替える。
ットルをステップ状に閉じた時の温度降下の遅れ時定数
を同様にして求め、温度降下遅れ時間τd２０６ を温度
上昇遅れ時間τu２０７ とは別に記憶しておき、これら
を正負判定２０５で切り替える。
【００４５】
【数８】τ＝τu (ＴCAT、2−ＴCAT、1＜０)
【００４６】
【数９】τ＝τd (ＴCAT、2−ＴCAT、1≧０)加算器２
０９により遅れモデル２０４(１)と２０４(２)の出力を
加算して触媒推定温度ＴCAT、3を求める（数１０）。
０９により遅れモデル２０４(１)と２０４(２)の出力を
加算して触媒推定温度ＴCAT、3を求める（数１０）。
【００４７】
【数１０】ＴCAT、3＝ＴCAT、2、1＋ＴCAT、2、2 次に、図示しないセンサによって検出されるエンジン水
温Ｔw，吸気温度ＴA，車速Ｖspの影響を考慮して数１１
〜数１２に従って触媒推定温度ＴCAT、3 を修正して、触
媒推定温度ＴCAT を求める。
温Ｔw，吸気温度ＴA，車速Ｖspの影響を考慮して数１１
〜数１２に従って触媒推定温度ＴCAT、3 を修正して、触
媒推定温度ＴCAT を求める。
【００４８】
【数１１】ＴCAT、4＝ＴCAT、3−(Ｔw−Ｔw、0) ここでＴw、0は、定常モデルを測定した時のエンジン水
温Ｔwである。
温Ｔwである。
【００４９】
【数１２】ＴCAT、5＝ＴCAT、4−η(ＴA−ＴA、0) ここでＴA、0は、定常モデルを測定した時の吸気温度ＴA
である。
である。
【００５０】またηは車速に応じて予め設定した感度係
数である（数１３）。
数である（数１３）。
【００５１】
【数１３】η＝Ｆ(Ｖsp) ここでＦ(Ｖsp)は定常モデルを測定した時の吸気温度Ｔ
A の測定条件で、車速または空気流速を変えたときの触
媒温度を測定して、実験式またはマップデータとして記
憶させる。
A の測定条件で、車速または空気流速を変えたときの触
媒温度を測定して、実験式またはマップデータとして記
憶させる。
【００５２】
【発明の効果】図４に本発明による触媒温度推定の効果
を実測値と比較して示す。運転条件は米国試験モードで
ある。推定温度は全体にわたり実測値と良く一致してい
る。
を実測値と比較して示す。運転条件は米国試験モードで
ある。推定温度は全体にわたり実測値と良く一致してい
る。
【００５３】以上のように本発明によれば、自動車の通
常走行中に触媒温度を正確に推定して、エンジンの排気
浄化制御機器である触媒コンバータ劣化を誤ること無く
診断できる。
常走行中に触媒温度を正確に推定して、エンジンの排気
浄化制御機器である触媒コンバータ劣化を誤ること無く
診断できる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】本実施例の特徴部分の詳細ブロック図である。
【図３】本実施例におけるパラメータを定めるための説
明図である。
明図である。
【図４】触媒温度推定の作用を説明するための特性図で
ある。
ある。
２…触媒コンバータ、３…前Ｏ2センサ、４…後Ｏ2セン
サ、１３…自己相関関数計算手段、１４…相互相関関数
計算手段、１６…触媒コンバータ劣化判定手段、１７…
判定結果出力手段、２０…温度推定手段、Φi …逐次劣
化指標、Ｉ…最終劣化指標、ＩD …劣化判定レベル、ｘ
…触媒コンバータの上流に設けられる空燃比センサ（前
Ｏ2 センサ）の出力、ｙ…触媒コンバータの下流に設け
られる空燃比センサ（後Ｏ2 センサ）の出力、φxx…信
号ｘの自己相関関数、φxy…信号ｘと信号ｙとの相互相
関関数。
サ、１３…自己相関関数計算手段、１４…相互相関関数
計算手段、１６…触媒コンバータ劣化判定手段、１７…
判定結果出力手段、２０…温度推定手段、Φi …逐次劣
化指標、Ｉ…最終劣化指標、ＩD …劣化判定レベル、ｘ
…触媒コンバータの上流に設けられる空燃比センサ（前
Ｏ2 センサ）の出力、ｙ…触媒コンバータの下流に設け
られる空燃比センサ（後Ｏ2 センサ）の出力、φxx…信
号ｘの自己相関関数、φxy…信号ｘと信号ｙとの相互相
関関数。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１０月１０日（２００１．１０．
１０）
１０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 エンジン排気ガス浄化装置の触媒温度
推定方法
推定方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｂ (72)発明者 ▲高▼久 豊 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 石井 俊夫 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 Ｆターム(参考） 3G084 AA03 BA13 BA15 BA17 BA24 BA33 CA01 CA02 CA03 CA04 CA05 CA06 DA10 DA27 EA08 EB01 EB08 EB11 EB22 EC04 FA05 FA10 FA20 FA30 FA33 3G091 AA02 AA28 AB01 BA13 BA33 DB10 DB13 DB16 DC01 DC07 EA01 EA03 EA15 EA16 EA30 EA31 EA34 EA39 GA06 HA36 HA37 HA42 4D048 AA07 AA13 AA18 AA21 AB05 CD06 DA01 DA02 DA03 DA06 DA08 DA13 DA20
Claims (17)
- 【請求項１】エンジンの排気ガス中の空燃比を検出し、
排気ガス中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を
調整し、前記排気ガスを触媒により浄化するものにおい
て、 複数のエンジンパラメータを検出し；前記複数のエンジ
ンパラメータに基づいて、触媒温度または触媒設置付近
の排気ガス温度を求め；上記触媒温度または触媒設置付
近の排気ガス温度を指標として、前記触媒の劣化を判断
することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断
方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記複数のエンジンパ
ラメータは、少なくともエンジン回転数とエンジン負荷
とを含む複数のエンジンパラメータであることを特徴と
するエンジン排気ガス浄化装置の診断方法。 - 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記触
媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を、時間経過
と共に徐々に変化させて補正することを特徴とするエン
ジン排気ガス浄化装置の診断方法。 - 【請求項４】請求項３において、前記徐々に変化させる
変化率は、触媒および／または排気管の熱容量に基づい
て定めることを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の
診断方法。 - 【請求項５】エンジンの排気ガス中の空燃比を検出し、
排気ガス中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を
調整し、前記排気ガスを触媒により浄化するものにおい
て、複数のエンジンパラメータを検出する手段；前記複
数のエンジンパラメータに基づいて、触媒温度または触
媒設置付近の排気ガス温度を求める手段；上記触媒温度
または触媒設置付近の排気ガス温度を指標として、前記
触媒の劣化を判断する手段；を有することを特徴とする
エンジン排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項６】請求項５において、前記複数のエンジンパ
ラメータを検出する手段は、少なくともエンジン回転数
を検出するセンサとエンジン負荷を検出するセンサとを
含むことを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断
装置。 - 【請求項７】請求項５または請求項６において、前記触
媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を、時間経過
と共に徐々に変化させて補正する手段を有することを特
徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項８】請求項７において、前記徐々に変化させる
変化率は、触媒および／または排気管の熱容量に基づい
て定めることを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の
診断装置。 - 【請求項９】請求項５において、 触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を求める手
段は、エンジン回転数とエンジン負荷に応じてあらかじ
め測定した触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度
を記憶する記憶手段を有することを特徴とするエンジン
排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項１０】請求項７において、 前記触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を求め
る手段は、前記複数のエンジンパラメータに基づいて、
定常状態の触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度
を求める手段であり、 前記補正する手段は、前記触媒温度または触媒設置付近
の排気ガス温度を求める手段と直列に結合され、遅れモ
デルを有する過渡状態の触媒温度を求める手段であるこ
とをことを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断
装置。 - 【請求項１１】請求項１０において、 前記補正する手段は、前記触媒温度または触媒設置付近
の排気ガス温度を求める手段と直列に結合され、互いに
異なる時定数を持つ遅れモデルを並列に結合させた過渡
状態の触媒温度を求める手段であることを特徴とするエ
ンジン排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項１２】請求項１０または請求項１１において、 前記触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を求め
る手段の出力と前記補正する手段の出力とを比較する手
段と、 前記比較の結果に応じて前記補正する手段の時定数を切
り替える手段、を有することを特徴とするエンジン排気
ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項１３】請求項５において、 エンジン始動時に所定の時間だけ温度推定値を一定に保
持する手段を有することを特徴とするエンジン排気ガス
浄化装置の診断装置。 - 【請求項１４】請求項５または請求項７において、 前記複数のエンジンパラメータを検出する手段は、エン
ジン冷却水温度を検出する手段を含み、 前記エンジン冷却水温度を所定の冷却水温度と比較し、
前記触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を補正
する手段を有することを特徴とするエンジン排気ガス浄
化装置の診断装置。 - 【請求項１５】請求項５または請求項７において、 前記複数のエンジンパラメータを検出する手段は、吸気
温度を検出する手段を含み、 前記吸気温度を所定の冷却水温度と比較し、前記触媒温
度または触媒設置付近の排気ガス温度を補正する手段を
有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診
断装置。 - 【請求項１６】請求項５または請求項７において、 前記複数のエンジンパラメータを検出する手段は、車速
を検出または推定する手段を含み、 前記車速を所定の車速と比較し、前記触媒温度または触
媒設置付近の排気ガス温度を補正する手段を有すること
を特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置。 - 【請求項１７】請求項１４，請求項１５または請求項１
６において、 前記冷却水温度，吸気温度、または車速に対する所定の
値は、前記触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度
を求める手段のパラメータを定めたときの値を用いるこ
とを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001274156A JP3739684B2 (ja) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | エンジン排気ガス浄化装置の触媒温度推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001274156A JP3739684B2 (ja) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | エンジン排気ガス浄化装置の触媒温度推定方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01608194A Division JP3244584B2 (ja) | 1994-02-10 | 1994-02-10 | エンジン排気ガス浄化装置の診断方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002138822A true JP2002138822A (ja) | 2002-05-17 |
| JP3739684B2 JP3739684B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=19099254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001274156A Expired - Fee Related JP3739684B2 (ja) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | エンジン排気ガス浄化装置の触媒温度推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3739684B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003336538A (ja) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Denso Corp | 内燃機関の排出ガス浄化装置 |
| JP2008138569A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JP2011117394A (ja) * | 2009-12-04 | 2011-06-16 | Mitsubishi Motors Corp | エンジン制御装置 |
-
2001
- 2001-09-10 JP JP2001274156A patent/JP3739684B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003336538A (ja) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Denso Corp | 内燃機関の排出ガス浄化装置 |
| JP2008138569A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
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|---|---|
| JP3739684B2 (ja) | 2006-01-25 |
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