JP2002147224A - 吸着材の状態判定装置 - Google Patents

吸着材の状態判定装置

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JP2002147224A JP2000340274A JP2000340274A JP2002147224A JP 2002147224 A JP2002147224 A JP 2002147224A JP 2000340274 A JP2000340274 A JP 2000340274A JP 2000340274 A JP2000340274 A JP 2000340274A JP 2002147224 A JP2002147224 A JP 2002147224A
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修介 赤崎
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喜久 岩城
Masaki Ueno
将樹 上野
Yuji Yasui
裕司 安井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着材の劣化を含む状態を精度良く判定でき
るとともに、吸着性能が回復可能な場合に吸着材の再生
を図ることができる吸着材の状態判定装置を提供する。 【解決手段】 排気ガス中の炭化水素を吸着する吸着材
16の状態を判定する吸着材の状態判定装置であって、
排気系2の吸着材16の上下流に設けられ、吸着材16
の上下流の排気ガスの温度temp1、temp2を検
出する上流および下流温度センサ22A、22Bと、内
燃機関1の運転状態を検出する運転状態検出手段23
と、吸着材16の吸着中において、検出された検出上流
温度TexFと、内燃機関1の運転状態の検出結果とに
基づいて、吸着材16の下流において得られるべき排気
ガスの温度TexR_hatを推定する下流温度推定手
段25と、推定下流温度TexR_hatと、吸着材1
6の吸着中に下流温度センサ22Bで検出された検出下
流温度TexRとを比較することによって、吸着材16
の吸着状態を判定する吸着状態判定手段25と、を備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
に設けられ、排気ガス中の炭化水素を吸着する吸着材の
状態を判定する吸着材の状態判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の吸着材の状態判定装置と
して、例えば特開平11−2115号公報に開示された
ものが知られている。この判定装置は、吸着材の劣化を
判定するためのものである。この判定装置では、吸着材
の上流部および下流部に内部温度を検出する温度センサ
をそれぞれ設けられるとともに、吸着材が吸着条件にあ
るときの両温度センサの検出値のピーク発生時期、ある
いは両温度センサの検出値の時間微分値のピーク発生時
期を比較することによって、吸着材の劣化が判定され
る。このような判定手法は、吸着条件においては吸着材
の内部温度あるいはその立ち上がりのピークが発生し、
その発生時期は上流部よりも下流部の方が遅れるととも
に、吸着材に劣化が生じると、下流部でのピーク発生時
期が早くなるという吸着材の性質に基づいている。そし
て、このように、両温度センサの検出値の比較ではな
く、そのピーク発生時期の比較に基づいて劣化判定を行
うことによって、高精度の温度センサを用いることな
く、吸着材の劣化を判定できるとしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、吸着中におけ
る吸着材の内部温度あるいはその立ち上がりのピークの
発生時期は、吸着材の状態だけで定まるものではなく、
エンジンの運転状態が異なれば、例えば排気ガスの到達
時間が異なるというように、エンジンの運転状態に応じ
て変化するものである。これに対して、上記従来の判定
装置は、エンジンの運転状態にかかわらず、両温度セン
サの検出値あるいはその時間微分値のピーク発生時期を
単純に比較しているにすぎないため、吸着材の劣化を精
度良く判定することができない。
【0004】また、温度センサは多かれ少なかれ応答遅
れを有するものであるため、その応答性が低い場合に
は、応答遅れが検出値のピーク発生時期に直接的に影響
してしまい、劣化判定の精度がさらに低下するおそれが
ある。さらに、吸着材の吸着性能の低下には様々な原因
があり、吸着材へのススやオイルなどの付着などに起因
する回復可能なものと、吸着材自体の劣化などに起因す
る回復不能なものとがある。これに対して、従来の判定
装置では、ピーク発生時期に基づき、吸着性能の低下を
その原因を考慮することなく検知しているため、吸着性
能が回復可能な場合でも、劣化と判定されるおそれがあ
り、その場合には、吸着材の動作機会が不当に狭めら
れ、その浄化作用を発揮できなくなる。
【0005】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、吸着材の劣化を含む状態を精度
良く判定できるとともに、吸着性能が回復可能な場合に
吸着材の再生を図ることができる吸着材の状態判定装置
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本願の請求項1に係る発明は、内燃機関1の排気系
2に設けられ、排気ガス中の炭化水素を吸着する吸着材
(実施形態における(以下、本項において同じ)HC吸
着材16)の状態を判定する吸着材の状態判定装置であ
って、排気系2の吸着材の上下流に設けられ、吸着材の
上下流の排気ガスの温度temp1、temp2をそれ
ぞれ検出する上流温度センサ22Aおよび下流温度セン
サ22Bと、内燃機関1の運転状態を検出する運転状態
検出手段(エンジン水温センサ23)と、吸着材の吸着
中において、上流温度センサ22Aで検出された検出上
流温度TexFと、運転状態検出手段で検出された内燃
機関1の運転状態の検出結果とに基づいて、吸着材の下
流において得られるべき排気ガスの温度TexR_ha
tを推定する下流温度推定手段(ECU25、図6のス
テップ62、63)と、下流温度推定手段で推定された
推定下流温度TexR_hatと、吸着材の吸着中に下
流温度センサ22Bで検出された検出下流温度TexR
とを比較することによって、吸着材の吸着状態を判定す
る吸着状態判定手段(ECU25、図6のステップ64
〜66)と、を備えていることを特徴とする。
【0007】この状態判定装置によれば、吸着材の上下
流の排気ガス温度が、上流温度センサおよび下流温度セ
ンサによってそれぞれ検出される。また、吸着材の吸着
中において、上流温度センサで検出された検出上流温度
と内燃機関の運転状態に基づいて、吸着材の下流におい
て得られるべき排気ガスの温度を推定する。そして、こ
の推定下流湿度と、吸着材の吸着中に下流温度センサで
検出された実際の検出下流温度とを比較することによっ
て、吸着材の吸着状態が判定される。
【0008】内燃機関が冷間始動されると、排気ガスの
熱が冷えた状態の吸着材を通る際に吸収されることか
ら、吸着中の下流温度は、上流温度に対して、吸着材の
吸着性能や内燃機関の運転状態に応じた遅れをもって上
昇する。また、吸着材の吸着性能が低下すると、吸着材
で吸収できる熱量が少なくなるため、下流温度はより早
く立ち上がるようになる。したがって、検出上流温度と
内燃機関の運転状態に応じて、吸着材の正常時に下流側
で得られるべき推定下流温度を求めるとともに、この推
定下流温度と吸着中の実際の検出下流温度を比較するこ
とによって、内燃機関の運転状態を反映させながら、吸
着材の吸着性能を含む吸着状態を適切に判定することが
できる。
【0009】請求項2に係る発明は、請求項1の吸着材
の状態判定装置において、上流温度センサ22Aおよび
下流温度センサ22Bの少なくとも一方の応答遅れを補
償する応答遅れ補償手段(ECU25、図3)をさらに
備えていることを特徴とする。
【0010】この構成によれば、応答遅れ補償手段によ
って、上流温度センサおよび/または下流温度センサの
応答遅れを補償することにより、実際に使用される温度
センサの応答性が低い場合でも、吸着材の吸着状態の判
定精度を維持することができる。
【0011】また、請求項3に係る発明は、請求項1ま
たは2の吸着材の状態判定装置において、吸着材に吸着
された炭化水素が脱離処理されるように構成されてお
り、吸着材の脱離状態を判定する脱離状態判定手段(E
CU25、図5のステップ58、図8)と、判定された
吸着材の脱離状態を記憶する脱離状態記憶手段(ECU
25)と、をさらに備え、吸着状態判定手段は、内燃機
関の前回運転時に脱離状態記憶手段に記憶された脱離状
態に応じて、吸着材の吸着性能を判定する(図5のステ
ップ51、52)ことを特徴とする。
【0012】この構成では、脱離状態判定手段によっ
て、吸着材の脱離状態を判定することができる。また、
吸着状態判定手段は、前回運転時の脱離状態に応じて吸
着材の吸着性能を判定する。したがって、例えば前回運
転時に脱離が終了していないことで炭化水素などが残存
している状態で吸着材の吸着性能の判定が行われるのを
回避でき、それによる吸着性能の誤判定を防止すること
ができる。
【0013】請求項4に係る発明は、請求項3の吸着材
の状態判定装置において、排気系2は、メイン通路13
と、このメイン通路13から迂回し、吸着材を配置した
バイパス通路14と、排気ガスの通路をメイン通路13
とバイパス通路14に切り替える切替手段(排気通路切
替装置8)とを有し、内燃機関1の始動後に、排気ガス
の通路を切替手段によってバイパス通路14に切り替え
ることにより、排気ガス中の炭化水素を吸着材に吸着さ
せた後、排気ガスの通路を切替手段によってメイン通路
13に切り替えた状態で、吸着された炭化水素を排気ガ
スにより脱離処理するように構成されていることを特徴
とする。
【0014】この構成によれば、内燃機関の始動後に、
排気ガスの通路をバイパス通路に切り替えることによ
り、吸着材への排気ガス中の炭化水素の吸着を行った
後、排気ガスの通路をメイン通路に切り替えた状態で、
吸着された炭化水素の脱離処理が排気ガスにより行われ
る。また、このような構成において、上述した請求項3
による作用を得ることができる。
【0015】また、請求項5に係る発明は、請求項4の
吸着材の状態判定装置において、排気ガスの流量を表す
パラメータ(燃料噴射時間Tout)を検出する排気ガ
ス流量パラメータ検出手段(ECU25)をさらに備
え、脱離状態判定手段は、吸着材の脱離処理中において
排気ガス流量パラメータ検出手段により検出された排気
ガス流量パラメータに応じて、吸着材の脱離の終了を判
定する(図8のステップ84〜86)ことを特徴とす
る。
【0016】この構成によれば、脱離処理中において検
出された排気ガス流量パラメータに応じて、吸着材の脱
離の終了が判定される。吸着材の脱離処理は排気ガスに
よって行われるので、脱離の度合と脱離処理中の排気ガ
ス流量は、互いに密接な関係にあり、高い相関性を有す
る。したがって、脱離処理中の排気ガス流量パラメータ
に応じて、吸着材の脱離の終了を判定することによっ
て、脱離終了の判定を簡便かつ適切に行うことができ
る。
【0017】請求項6に係る発明は、請求項5の吸着材
の状態判定装置において、吸着状態判定手段により吸着
材の吸着性能が低下していると判定された場合におい
て、脱離状態判定手段により吸着材の脱離処理が終了し
たと判定されたときに、吸着材の吸着性能を回復させる
ための再生制御を実行する再生制御手段(ECU25、
図5のステップ59、60、図10)をさらに備えてい
ることを特徴とする。
【0018】この構成では、吸着材の吸着性能が低下し
ていると判定された場合に、吸着材の吸着性能を回復さ
せるための再生制御を実行するので、吸着性能の低下
が、吸着材へのススやオイルなどの付着などに起因する
回復可能なものであるときには、再生制御によって吸着
材を再生することができる。また、再生制御は、吸着材
の脱離処理が終了しているときにのみ実行されるので、
吸着された炭化水素が脱離処理前や脱離処理中に再生制
御によって大気中に排出されるのを、確実に回避するこ
とができる。
【0019】また、請求項7に係る発明は、請求項6の
吸着材の状態判定装置において、吸着状態判定手段は、
再生制御が実行された後に、吸着材の吸着性能を再び判
定し、その判定結果に応じて、吸着材の劣化を判定する
(ECU25、図5のステップ53〜57)ことを特徴
とする。
【0020】この構成によれば、再生制御を実行した後
に、吸着材の吸着性能を再び判定し、その判定結果に応
じて、吸着材の劣化を判定する。したがって、再生制御
の実行によって吸着性能が回復不能な場合のみ、吸着材
が劣化していると確定することができ、吸着材の劣化判
定を、吸着性能の低下原因に応じて適切に行うことがで
きる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発
明の実施形態を適用した内燃機関を示している。この内
燃機関(以下「エンジン」という)1の排気系2は、排
気マニホルド3を介してエンジン1に接続された排気管
4を有しており、この排気管4の途中には、排気ガスを
浄化するために、2つの三元触媒5、5を有する触媒装
置6、および炭化水素を吸着するための炭化水素吸着装
置7が設けられている。触媒装置6の2つの三元触媒
5、5は、排気管4に沿って互いに隣接して配置されて
おり、所定温度(例えば300℃)以上となって活性化
された状態で、触媒装置6を通過する排気ガス中の有害
物質(炭化水素、一酸化炭素および窒素化合物)を、酸
化・還元作用によって浄化する。
【0022】一方、炭化水素吸着装置7は、排気管4の
触媒装置6よりも下流側に配置されており、三元触媒
5、5が活性化していない冷間始動状態でのエンジン1
の始動期間(例えば、始動時から約30〜40秒間)
に、排気ガス中の炭化水素を吸着することによって、大
気中に排出される炭化水素量を大幅に低減するためのも
のである。図1および図2に示すように、炭化水素吸着
装置7は、排気通路切替装置8を介して、触媒装置6の
下流端部に連結されており、ほぼ円筒状の外殻を構成す
るケース11と、このケース11の内部に配置されたバ
イパス排気管12と、このバイパス排気管12の途中に
充填され、バイパス排気管12に流入した排気ガス中の
炭化水素を吸着するための円柱状のHC吸着材16(吸
着材)とを備えている。
【0023】図2に示すように、ケース11は、その上
流端部が上下に二股に分かれており、上側の開口部11
aが、ケース11とバイパス排気管12との間に形成さ
れた断面環状のメイン通路13と連通する一方、下側の
開口部11bが、バイパス排気管12の内部スペースで
あるバイパス通路14と連通している。
【0024】バイパス排気管12は、その上流端部がケ
ース11の下側の開口部11bの内面に、下流端部がケ
ース11の下流端部の内面に、それぞれ気密状態で接続
されている。また、バイパス排気管12の下流端部に
は、長孔状の複数(例えば5個)の連通孔12aが、周
方向に互いに等間隔で形成されており、これらの連通孔
12aを介して、メイン通路13およびバイパス通路1
4の下流端部同士が連通している。
【0025】HC吸着材16は、表面にゼオライトを担
持した金属製のハニカムコア(図示せず)で構成されて
おり、バイパス通路14に流入した排気ガスがHC吸着
材16の内部を通過する際に、その排気ガス中の炭化水
素がゼオライトに吸着される。ゼオライトは、高耐熱性
を有しており、低温状態(例えば100℃未満)のとき
に炭化水素を吸着し、所定温度以上(例えば100〜2
50℃)の状態のときに、一旦吸着した炭化水素を脱離
する。なお、上記ゼオライトは炭化水素を吸着可能であ
れば良く、その種類は特に限定されるものではないが、
本実施形態では、USY(Y型)、Ga−MFIおよび
フェリエライトを混合したものが使用されている。
【0026】排気通路切替装置8(切替手段)は、上記
構成の炭化水素吸着装置7を触媒装置6に連結するとと
もに、触媒装置6の下流側での排気ガスの通路を、三元
触媒5の活性状態に応じて、上記メイン通路13とバイ
パス通路14とに、選択的に切り替えるためのものであ
る。この排気通路切替装置8は、ほぼ円筒状の連結管1
8と、この連結管18内に設けられ、排気通路を切り替
えるための切替バルブ15とを有している。連結管18
は、触媒装置6の下流端部と炭化水素吸着装置7のメイ
ン通路13とを気密状態で連通させるメイン管部18a
と、このメイン管部18aの上流部から分岐し、触媒装
置6の下流端部とバイパス通路14を気密状態で連通さ
せる分岐管部18bとによって構成されている。
【0027】一方、切替バルブ15は、円板状のバルブ
本体15aと、このバルブ本体15aを一端部に支持す
る所定形状のアーム15cとを有している。後述するE
CU25によって制御される切替バルブ駆動装置19
(図1参照)により、アーム15cが他端部を中心に所
定角度、回動駆動されるのに伴い、バルブ本体15aが
回動し、メイン管部18aおよび分岐管部18bのいず
れか一方を開放し、他方を閉鎖する。具体的には、バル
ブ本体15aが、図2に実線で示すように、メイン管部
18aを開放しかつ分岐管部18bを閉鎖しているとき
には、排気ガスの通路がメイン通路13側に切り替えら
れる。これとは逆に、バルブ本体15aが2点鎖線で示
す位置に位置するときには、排気ガスの通路がバイパス
通路14側に切り替えられる。なお、アーム15cの他
端部には、図示しないねじりコイルばねが設けられてお
り、このねじりコイルばねによって、排気ガスの通路
は、常時はメイン通路13側に切り替えられている。
【0028】また、連結管18の分岐管部18bとエン
ジン1の吸気管1aとの間には、排気ガスの一部をエン
ジン1に再循環させるためのEGR通路17が連結され
ており、その途中にはEGR制御弁20が取り付けられ
ている。EGR制御弁20は、電磁弁などで構成され、
EGR通路17のエンジン1に近い位置に配置されてい
て、ECU25の制御により、EGR通路17の開閉お
よび開度を変化させることによって、EGRの作動・停
止およびEGR量を制御する。
【0029】以上の構成によれば、エンジン1の冷間始
動直後には、排気通路切替装置8によって、排気ガスの
通路がバイパス通路14に切り替えられ、それにより、
触媒装置6を通過した排気ガスは、バイパス通路14に
導かれ、炭化水素がHC吸着材16に吸着された後、大
気中に排出される。その後、HC吸着材16への炭化水
素の吸着が完了したと判定されると、排気ガスの通路が
メイン通路13に切り替えられることにより、排気ガス
は、連結管18のメイン管部18aを介してメイン通路
13に導かれ、大気中に排出される。また、EGR制御
弁20が開弁してEGRが作動することにより、排気ガ
スの一部がEGRガスとして、分岐管部18bおよびE
GR通路17を介して、吸気管1aに再循環される。H
C吸着材16から脱離した炭化水素は、このEGRガス
によって吸気管1aに送られ、エンジン1で燃焼され
る。
【0030】また、炭化水素吸着装置7のケース11に
は、HC吸着材16の上流側および下流側の位置に、上
流温度センサ22Aおよび下流温度センサ22B(以
下、総称するときは「温度センサ22」という)が取り
付けられている。これらの上流および下流温度センサ2
2A、22Bは、サーミスタなどで構成されており、バ
イパス通路14内のHC吸着材16の上流側および下流
側における排気ガス温度(以下、それぞれ「上流温度」
「下流温度」という)temp1、temp2を検出
し、その検出信号をECU25に出力する。
【0031】ECU25にはまた、エンジン水温センサ
23からエンジン水温TWを表す信号が、吸気管内圧セ
ンサ24から吸気管内圧PBを表す信号が、クランク角
センサ32からパルス信号であるCRK信号およびTD
C信号が、それぞれ出力される。CRK信号は、エンジ
ン1の図示しないクランクシャフトの回転に伴い、所定
のクランク角ごとに発生し、TDC信号は、例えばクラ
ンクシャフトが180度回転するごとに発生する。EC
U25は、CRK信号に基づいてエンジン1の回転数N
Eを算出する。さらに、ECU25には、例えばHC吸
着材16が劣化していると判定したときに点灯する警告
ランプ26が接続されている。
【0032】ECU25は、本実施形態において、下流
温度推定手段、吸着状態判定手段、応答遅れ補償手段、
脱離状態判定手段、脱離状態記憶手段、排気ガス流量パ
ラメータ検出手段および再生制御手段を構成するもので
ある。ECU25は、I/Oインターフェース、CP
U、バックアップRAMを含むRAM、およびROMな
どからなるマイクロコンピュータで構成されている。上
述した温度センサ22などのセンサからの検出信号はそ
れぞれ、I/OインターフェースでA/D変換や整形が
なされた後、CPUに入力される。CPUは、これらの
検出信号に応じ、ROMに記憶された制御プログラムな
どに従って、エンジン1のインジェクタ2aの燃料噴射
時間ToutやEGR制御弁20を制御するとともに、
以下に述べるようなHC吸着材16の状態判定処理を実
行する。
【0033】次に、図3〜図10を参照しながら、この
HC吸着材16の状態判定処理について説明する。図3
は、温度センサ22の応答遅れを補償する処理を示して
いる。後述するように、本実施形態では、HC吸着材1
6の吸着性能を上流および下流温度センサ22A、22
Bの検出結果の関係に基づいて検知することから、この
吸着性能検知をより精度良く行うべく、この補償処理が
実行される。
【0034】本処理ではまず、ステップ31(「S3
1」と図示。以下同じ)において、使用した温度センサ
22A、22Bが低応答型のものであるか否かを判別す
る(ステップ31)、その答がNoで、低応答型でない
ときには、上流温度センサ22A、下流温度センサ22
Bの検出値temp1、temp2を、そのまま今回の
上流温度TexF(n)、下流温度TexR(n)とし
て設定する(ステップ32)。
【0035】一方、ステップ31の答がYesで、温度
センサ22A、22Bが低応答型のときには、今回の検
出値temp1、temp2および前回の検出値tem
p1_old、temp2_oldを用い、次式(1)
(2)によって今回の上流温度TexF(n)、下流温
度TexR(n)を算出する(ステップ33)。次い
で、今回の検出値temp1、temp2を前回値te
mp1_old、temp2_oldにシフトし(ステ
ップ34)、本プログラムを終了する。 Tex_F(n) = (temp1−(1−ALF1)×temp1_old)/ALF1 ……(1) Tex_R(n) = (temp2−(1−ALF2)×temp2_old)/ALF2 ……(2)
【0036】ここで、ALF1、ALF2は、温度セン
サ22A、22Bの仕様ごとに実験で求められる補正係
数であり、0<ALF1<1.0、0<ALF2<1.
0の範囲の値をとる。また、例えば式(1)が次式
(1)’のように書き換えられることからわかるよう
に、補正係数ALF1、2が小さいほど補償の度合が大
きくなる一方、補正係数ALF1、2が大きいほど補償
の度合は小さくなり、ALF1、2の値が1.0に近づ
くにつれて、上流温度TexF(n)および下流温度T
exR(n)は、今回の検出値temp1、temp2
に限りなく近づく。 Tex_F(n) = (temp1−temp1_old)/ALF1+temp1_old ……(1)’
【0037】図4(a)〜(c)は、エンジン1の始動
後におけるHC吸着材16の上流側の排気ガスの温度を
例として、その実際の温度(真値)、上流温度センサ2
2Aで検出された検出上流温度temp1、およびこの
検出上流温度temp1を上記のように補償処理した後
の上流温度TexFの推移の一例を示している。同図
(a)に示すように、排気ガスの実際の温度が、エンジ
ン1の始動後に上昇し、その後ほぼ一定の値で推移する
場合、上流温度センサ22Aの応答性が低いときには、
その検出値temp1は、同図(b)に示すように、真
値に対して遅れた状態で推移する。これに対して、上流
温度TexFは、前記式(1)で算出されることから、
その補正係数ALF1を適切に設定することによって、
真値に対して遅れることなく推移し、それにより、上流
温度センサ22Aの応答遅れを適切に補償することがで
きる。なお、上記の補償処理では、上流および下流温度
センサ22A、22Bの双方に対して補償を行っている
が、これを一方のみに行ってもよい。
【0038】図5は、HC吸着材16の状態判定処理の
メインフローを示している。この処理ではまず、ステッ
プ51において、前回のエンジン運転時にセットされた
脱離完了フラグF_RELが「1」であり、かつHC吸
着材16が吸着中であるか否かを判別する。この脱離完
了フラグF_RELは、後述する脱離検知処理におい
て、HC吸着材16の脱離処理が完了したときに「1」
にセットされるとともに、エンジン1の停止後において
もバックアップRAMに記憶されているものである。ま
た、HC吸着材16が吸着中であるか否かの判別は、例
えば切替バルブ15がバイパス通路14側に切り替えら
れているか否かに基づいて行われる。
【0039】このステップ51の答がYes、すなわち
前回のエンジン運転時にHC吸着材16の脱離処理が完
了しており、かつ現在、HC吸着材16が吸着中である
ときには、ステップ52に進み、HC吸着材16の吸着
性能検知処理を実行する。すなわち、前回のエンジン運
転時にHC吸着材16の脱離処理が完了していない場合
には、HC吸着材16の吸着性能検知処理は実行されな
い。これにより、HC吸着材16に炭化水素などが残存
している状態で吸着性能検知処理が実行されるのを回避
でき、それによる吸着性能の誤検知を回避することがで
きる。
【0040】図6は、この吸着性能検知処理のサブルー
チンを示している。この処理ではまず、エンジン1の始
動時に検出されたエンジン水温TWが、その判定値TW
ref(例えば10℃)よりも低いか否かを判別する
(ステップ61)。この答がYesで、TW<TWre
fが成立し、始動時のエンジン温度が低いときには、図
3のステップ32または33で算出した上流温度Tex
Fに基づき、次式(3)によって推定下流温度TexR
_hat(n)を算出する(ステップ62)。一方、ス
テップ61の答がNo、すなわちTW≧TWrefが成
立し、始動時のエンジン温度が高いときには、次式
(4)によって推定下流温度TexR_hat(n)を
算出する(ステップ63)。 TexR_hat(n)=Σ(h1i×TexF(n−i)) ……(3) TexR_hat(n)=Σ(h2i×TexF(n−i)) ……(4)
【0041】ここで、i=0〜N(Nは所定数(例えば
10))であり、したがって、TexF(n−i)は、
今回および過去N回においてそれぞれ得られた上流温度
TexFを表す。h1i、h2iは、HC吸着材16が
正常な状態、すなわちその吸着性能が低下していないと
仮定した場合において得られるべき現在の下流温度を、
上流温度TexF(n−i)から推定するためのパラメ
ータであり、iに応じた重み付けが与えられている。ま
た、高温時のパラメータh1iは、低温時のパラメータ
h2iよりも、全体として大きな値に設定されている。
【0042】次いで、ステップ64に進み、図3のステ
ップ32または33で算出した今回の下流温度TexR
(n)と上記ステップ62または63で算出した推定下
流温度TexR_hat(n)との偏差の絶対値|Te
xF(n)−TexR_hat(n)|が、その判定値
ΔTexRref(例えば25℃)よりも小さいか否か
を判別する。この答がNo、すなわち実際の下流温度T
exF(n)と推定下流温度TexR_hat(n)と
の差が大きいときには、HC吸着材16の吸着性能が低
下しているとして、そのことを表すために、吸着性能低
下フラグF_ABS0を「1」にセットする(ステップ
65)。一方、前記ステップ64の答がYesのときに
は、HC吸着材16の吸着性能が低下していない(正常
である)として、吸着性能低下フラグF_ABS0を
「0」にセットし(ステップ66)、本プログラムを終
了する。
【0043】以上の吸着性能検知処理は、HC吸着材1
6がその吸着中に示す以下のような温度特性に基づくも
のである。すなわち、エンジン1が冷間始動された場合
には、上流温度TexFは、排気ガスの温度の上昇によ
り、例えば図7(a)に示すように変化する。また、排
気ガスの熱が、冷えた状態のHC吸着材16を通る際に
これに吸収されることから、下流温度TexRは、上流
温度TexFに対して、HC吸着材16の吸着性能やエ
ンジン1の運転状態に応じた遅れをもって上昇する。前
記推定下流温度TexR_hatは、HC吸着材16が
正常な状態、すなわちその吸着性能が低下していない場
合において得られるべき下流温度を、上流温度TexF
に基づき、パラメータh1i、h2iを用いて推定した
ものである(同図(b))。なお、前述したように、高
温時のパラメータh1iが低温時のパラメータh2iよ
りも大きな値に設定されるのは、始動時のエンジン温度
が高いと、HC吸着材16で吸収できる熱量が少なく、
下流温度TexRが早く立ち上がるためである。
【0044】したがって、HC吸着材16の吸着性能が
低下していなければ、同図(c)に示すように、実際の
下流温度TexR(n)は推定下流温度TexR_ha
t(n)に近い値を示し、破線で示す両者の差は小さな
値に保たれる。これに対して、吸着性能が低下すると、
HC吸着材16で吸収できる熱量が少なくなるため、同
図(d)に示すように、実際の下流温度TexF(n)
は正常な場合よりも早く立ち上がるようになり、推定下
流温度TexR(n)との差(破線)は大きくなる。し
たがって、両者の差TexF(n)−TexR_hat
(n)を監視し、その判定値ΔTexRrefと比較す
ることによって(図6のステップ64)、HC吸着材1
6の吸着性能が低下したか否かを適切に判定することが
できる。
【0045】図5に戻り、上記吸着性能検知処理に続く
ステップ53では、吸着性能低下フラグF_ABS0が
「1」であるか否かを判別する。この答がNo、すなわ
ち今回の吸着性能検知処理においてHC吸着材16の吸
着性能が低下していないと判定されているときには、H
C吸着材16が劣化しておらず、正常であると判定し、
そのことを表すために、吸着材劣化フラグF_ABSF
を「0」にセットし(ステップ54)、本プログラムを
終了する。。
【0046】一方、前記ステップ53の答がYes(F
_ABS0=1)のときには、前回の吸着性能低下フラ
グF_ABS0が「1」であるか否かを判別する(ステ
ップ55)。この答がNo、すなわち前回の吸着性能検
知処理ではHC吸着材16の吸着性能が低下していない
と判定され、今回の吸着性能検知処理においてのみHC
吸着材16の吸着性能が低下していると判定されている
ときには、吸着性能の低下が、HC吸着材16へのオイ
ルやススなどの付着に起因する一時的なものであって、
吸着性能を回復できる可能性があり、その回復を図るた
めの後述する再生制御を行うべきとして、再生要求フラ
グF_RECを「1」にセットし(ステップ56)、本
プログラムを終了する。
【0047】一方、前記ステップ55の答がYes、す
なわち前回および今回のいずれの吸着性能検知処理にお
いても、HC吸着材16の吸着性能が低下していると判
定されているときには、再生制御を行ったにもかかわら
ずHC吸着材16の吸着性能が回復しないとして、HC
吸着材16が劣化していると最終的に判定し、そのこと
を表すために、吸着材劣化フラグF_ABSFを「1」
にセットし(ステップ57)、本プログラムを終了す
る。
【0048】以上のように、HC吸着材16の吸着性能
の低下が1回検知された場合には、まず再生制御を行う
ので、HC吸着材16の吸着性能の低下がススなどの付
着に起因する一時的なものであるときには、吸着性能を
回復させることができる。また、再生制御の前後でHC
吸着材16の吸着性能の低下が検知されたときに初め
て、HC吸着材16の劣化を確定することによって、再
生制御による吸着性能の回復が不能な場合のみ、HC吸
着材16が劣化していると適切に判定することができ
る。
【0049】前記ステップ51の答がYes、すなわち
前回のエンジン運転時にHC吸着材16の脱離処理が完
了していないか、または現在、HC吸着材16が吸着中
でないときには、ステップ58に進み、HC吸着材16
の脱離検知処理を実行する。図8は、この脱離検知処理
のサブルーチンを示しており、本処理はTDC信号の発
生に同期して実行される。
【0050】この処理ではまず、エンジン1の全気筒分
の燃料噴射時間を加算することによって、燃料噴射時間
Toutを算出する(ステップ81)。この燃料噴射時
間Toutは、排気ガスの流量を表すパラメータとして
用いられるものである。次いで、前回までの噴射時間積
算値T_sumに今回算出された燃料噴射時間Tout
を加算した値を、今回の噴射時間積算値T_sumとす
る(ステップ82)。この噴射時間積算値T_sum
は、イグニッションスイッチのオン時に値0にリセット
されるようになっており、したがって、エンジン1の始
動時からの燃料噴射時間Toutの総計に等しく、すな
わち始動時からの排気ガス総量を表す。
【0051】次いで、ステップ83に進み、T_rel
テーブルを検索することによって、始動時のエンジン水
温TWに応じて判定値T_relを求める。図9は、こ
のT_relテーブルの一例を示しており、判定値T_
relは、エンジン水温TWが第1格子点TW1(例え
ば10℃)以下である低温時には、第1所定値T_re
l1(例えば300秒)に設定され、TW値が第2格子
点TW2(例えば30℃)以上である高温時には、第1
所定値T_rel1よりも小さな第2所定値T_rel
2(例えば250秒)に設定され、第1および第2の格
子点TW1、TW2の間では、補間計算によって求めら
れる。このように、高温時に判定値T_relがより小
さな値に設定されるのは、エンジン温度が高いほどHC
吸着材16の脱離に要する時間が短いためである。
【0052】次いで、ステップ82で算出した噴射時間
積算値T_sumが、ステップ83で求めた判定値T_
relよりも大きいか否かを判別する(ステップ8
4)。この答がNo、すなわちT_sum≦T_rel
のときには、HC吸着材16の脱離を完了させるのに必
要な量の排気ガスがHC吸着材16に流れていないとし
て、HC吸着材16の脱離が完了していないと判定し、
脱離完了フラグF_RELを「0」にセットする(ステ
ップ85)。一方、前記ステップ84の答がYes、す
なわち噴射時間積算値T_sumが判定値T_relを
上回ったときには、HC吸着材16の脱離が完了したと
判定し、そのことを表すために、脱離完了フラグF_R
ELを「1」にセットし(ステップ86)、本プログラ
ムを終了する。以上の制御により、HC吸着材16の脱
離完了の判定を、噴射時間積算値T_sumに基づい
て、簡便かつ適切に行うことができる。なお、上記の例
では、判定値T_relを、始動時のエンジン水温TW
に応じて設定しているが、他の適当なパラメータを採用
してもよい。例えば、車速が大きい場合にはHC吸着材
16が冷えやすく、脱離に要する時間が長くなるので、
車速をこのパラメータとして採用し、車速が大きいほ
ど、判定値T_relをより大きな設定するようにして
もよい。
【0053】図5に戻り、上記脱離検知処理に続くステ
ップ59では、脱離完了フラグF_RELおよび再生要
求フラグF_RECがともに「1」であるか否かを判別
し、この答がNoのときには、本プログラムをそのまま
終了する。一方、ステップ59の答がYes、すなわち
脱離検知処理においてHC吸着材16の脱離が完了した
と判定され、かつ前記ステップ56の実行により再生制
御が要求されているときには、HC吸着材16の吸着性
能の回復を図るために、ステップ60に進み、HC吸着
材16の再生制御処理を実行する。
【0054】図10は、この再生制御処理のサブルーチ
ンを示す。この処理ではまず、エンジン回転数NEおよ
び吸気管内圧PBが、それぞれの下限値および上限値N
EL、NEHの間、PBL、PBHの間にあるか否かを
判別する(ステップ101)。この答がNoのときに
は、再生に適した運転条件にないとして、切替バルブ1
5をメイン通路13側に切り替えるように駆動し(ステ
ップ102)、再生動作を実行することなく、本プログ
ラムを終了する。
【0055】一方、前記ステップ102の答がYes、
すなわちNEL<NE<NEHかつPBL<PB<PB
Hのときには、切替バルブ15を所定時間、バイパス通
路14側に切り替えるように駆動する(ステップ10
3)ことによって、再生動作を実行する。次いで、再生
動作が終了したことを表すために、再生要求フラグF_
RELを「0」にリセットし(ステップ104)、本プ
ログラムを終了する。この再生動作により、排気ガスが
HC吸着材16に導入されることによって、吸着してい
たススやオイルが飛ばされ、除去される。したがって、
HC吸着材16の吸着性能の低下がそのようなススなど
の吸着に起因する一時的なものの場合には、この再生動
作によって、吸着性能を回復させ、HC吸着材16を再
生することができる。また、この再生動作は脱離完了後
に実行されるので、その実行に伴って炭化水素が大気中
に排出されるのを確実に回避することができる。
【0056】なお、上記の例では、再生動作を、切替バ
ルブ15をバイパス通路4側に切り替えることによって
行っているが、他の適当な手法が可能であり、例えば、
ヒータによりHC吸着材16を加熱する手法や、点火時
期を制御することで排気ガス温度を上昇させる手法、吸
入空気量を制御することで排気ガスを増加させる手法、
あるいは排気2次エアを供給することで酸素供給量を増
加させる手法などを採用することができる。さらに、ス
テップ101におけるエンジン回転数NEおよび吸気管
内圧PBは、再生動作に適した運転条件にあるか否かを
判定するためのパラメータであるので、他の適当なパラ
メータを用いることが可能である。
【0057】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、検出上流温度TexFとエンジン始動時のエンジン
水温TWに応じて、HC吸着材16の正常時に下流側で
得られるべき推定下流温度TexR_hatを求めると
ともに、この推定下流温度TexR_hatと吸着中の
実際の検出下流温度TexRを比較することによって、
エンジン1の運転状態を反映させながら、HC吸着材1
6の吸着性能を含む吸着状態を適切に判定することがで
きる。また、噴射時間積算値T_sumに応じて、HC
吸着材16の脱離の完了を判定することによって、脱離
処理中の排気ガス流量を反映させながら、脱離完了の判
定を簡便かつ適切に行うことができる。
【0058】さらに、HC吸着材16の吸着性能が低下
していると判定された場合に、HC吸着材16の吸着性
能を回復させるための再生制御を実行するので、吸着性
能の低下が、HC吸着材16へのススやオイルなどの付
着などに起因する回復可能なものであるときには、再生
制御によってHC吸着材16を再生することができる。
また、再生制御の前後でHC吸着材16の吸着性能の低
下が検知されたときに初めて、HC吸着材16の劣化を
確定するので、再生制御による吸着性能の回復が不能な
場合のみ、HC吸着材16が劣化していると適切に判定
することができる。
【0059】なお、本発明は、説明した実施形態に限定
されることなく、種々の態様で実施することができる。
例えば、実施形態では、上流および下流温度センサ22
A、22Bをバイパス通路14内、すなわちHC吸着材
16の外側に設けているが、これらをHC吸着材16の
上流部および下流部、すなわち内側に設けてもよい。ま
た、推定下流温度TexR_hatを算出する際に、エ
ンジン1の運転状態を表すパラメータとして、エンジン
水温TWを用いているが、これに代えてまたはこれとと
ともに、運転状態を表す他の適当なパラメータを採用す
ることが可能である。その他、細部の構成を、本発明の
趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。
【0060】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の吸着材の
状態判定装置は、吸着材の劣化を含む状態を精度良く判
定できるとともに、吸着性能が回復可能な場合に吸着材
の再生を図ることができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるHC吸着材の状態判
定装置を適用した内燃機関を示す構成図である。
【図2】炭化水素吸着装置を拡大して示す断面図であ
る。
【図3】温度センサの応答遅れ補償処理を示すフローチ
ャートである。
【図4】図3の応答遅れ補償処理による結果を概念的に
示す図である。
【図5】HC吸着材の状態判定処理のメインフローを示
すフローチャートである。
【図6】HC吸着材の吸着性能検知処理のサブルーチン
を示すフローチャートである。
【図7】HC吸着材の吸着中における温度特性を概念的
に示す図である。
【図8】HC吸着材の脱離検知処理のサブルーチンを示
すフローチャートである。
【図9】図8で用いられるT_relテーブルの一例を
示す図である。
【図10】HC吸着材の再生制御処理のサブルーチンを
示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 内燃機関 1a 吸気管 2 排気系 8 排気通路切替装置(切替手段) 13 メイン通路 14 バイパス通路 16 HC吸着材(吸着材) 22A 上流温度センサ 22B 下流温度センサ 23 エンジン温度センサ(運転状態検出手段) 25 ECU(下流温度推定手段、吸着状態判定手段、
応答遅れ補償手段、脱離状態判定手段、脱離状態記憶手
段、排気ガス流量パラメータ検出手段および再生制御手
段) temp1 検出上流温度 temp2 検出下流温度 TexF 検出上流温度(補償後) TexR 検出下流温度(補償後) TexR_hat 推定下流温度 Tout 燃料噴射時間(排気ガス流量パラメータ) T_sum 噴射時間積算値
───────────────────────────────────────────────────── 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) F01N 3/08 F02D 45/00 310Z F02D 45/00 310 314R 314Z 314 358H 360C 358 376B 360 B01D 53/34 ZABZ 376 120D (72)発明者 岩城 喜久 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 上野 将樹 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 安井 裕司 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 3G084 BA24 CA01 CA02 DA10 DA27 EA05 EA07 EA11 EB22 EC01 FA00 FA20 FA27 3G091 AA02 AA11 AA17 AA23 AA28 AB03 AB10 BA03 BA14 BA15 BA19 BA31 CA12 CA13 CA26 CB08 DB06 DB10 DB13 EA01 EA06 EA16 EA17 EA21 EA30 EA39 FA02 FA04 FB02 FC07 GA06 GB01X GB09Y HA19 HA36 HA37 HA42 HA47 HB03 HB05 4D002 AA34 AC10 BA04 CA07 DA45 EA05 EA08 GA02 GA03 GB03

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス
    中の炭化水素を吸着する吸着材の状態を判定する吸着材
    の状態判定装置であって、 前記排気系の前記吸着材の上下流に設けられ、前記吸着
    材の上下流の排気ガスの温度をそれぞれ検出する上流温
    度センサおよび下流温度センサと、 前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
    と、 前記吸着材の吸着中において、前記上流温度センサで検
    出された検出上流温度と、前記運転状態検出手段で検出
    された前記内燃機関の運転状態の検出結果とに基づい
    て、前記記吸着材の下流において得られるべき排気ガス
    の温度を推定する下流温度推定手段と、 当該下流温度推定手段で推定された推定下流温度と、前
    記吸着材の吸着中に前記下流温度センサで検出された検
    出下流温度とを比較することによって、前記吸着材の吸
    着状態を判定する吸着状態判定手段と、 を備えていることを特徴とする吸着材の状態判定装置。
  2. 【請求項2】 前記上流温度センサおよび前記下流温度
    センサの少なくとも一方の応答遅れを補償する応答遅れ
    補償手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項
    1に記載の吸着材の状態判定装置。
  3. 【請求項3】 前記吸着材に吸着された炭化水素が脱離
    処理されるように構成されており、 前記吸着材の脱離状態を判定する脱離状態判定手段と、 当該判定された前記吸着材の脱離状態を記憶する脱離状
    態記憶手段と、をさらに備え、 前記吸着状態判定手段は、前記内燃機関の前回運転時に
    前記脱離状態記憶手段に記憶された脱離状態に応じて、
    前記吸着材の吸着性能を判定することを特徴とする、請
    求項1または2に記載の吸着材の状態判定装置。
  4. 【請求項4】 前記排気系は、メイン通路と、このメイ
    ン通路から迂回し、前記吸着材を配置したバイパス通路
    と、排気ガスの通路を前記メイン通路と前記バイパス通
    路に切り替える切替手段とを有し、 前記内燃機関の始動後に、排気ガスの通路を前記切替手
    段によって前記バイパス通路に切り替えることにより、
    排気ガス中の炭化水素を前記吸着材に吸着させた後、排
    気ガスの通路を切替手段によってメイン通路13に切り
    替えた状態で、吸着された炭化水素を排気ガスにより脱
    離処理するように構成されていることを特徴とする、請
    求項3に記載の吸着材の状態判定装置。
  5. 【請求項5】 排気ガスの流量を表すパラメータを検出
    する排気ガス流量パラメータ検出手段をさらに備え、 前記脱離状態判定手段は、前記吸着材の脱離処理中にお
    いて前記排気ガス流量パラメータ検出手段により検出さ
    れた排気ガス流量パラメータに応じて、前記吸着材の脱
    離の終了を判定することを特徴とする、請求項4に記載
    の吸着材の状態判定装置。
  6. 【請求項6】 前記吸着状態判定手段により前記吸着材
    の吸着性能が低下していると判定された場合において、
    前記脱離状態判定手段により前記吸着材の脱離処理が終
    了したと判定されたときに、前記吸着材の吸着性能を回
    復させるための再生制御を実行する再生制御手段をさら
    に備えていることを特徴とする、請求項5に記載の吸着
    材の状態判定装置。
  7. 【請求項7】 前記吸着状態判定手段は、前記再生制御
    が実行された後に、前記吸着材の吸着性能を再び判定
    し、その判定結果に応じて、前記吸着材の劣化を判定す
    ることを特徴とする、請求項6に記載の吸着材の状態判
    定装置。
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