JP2007327475A - 内燃機関の触媒代表温度取得装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関の排気通路に、排気を浄化する触媒40が配置されている。触媒40の内部を、上流側から下流側まで複数の部位に分ける。それらの各部位の温度を求め、何れかの部位の温度を代表温度とする。触媒40が劣化していないときには、上流側の部位で主に触媒反応が生ずるため、上流側の部位の温度を代表温度とする。触媒40が劣化するに従い、主に触媒反応の生ずる部位が、下流側に移行していく。この現象を考慮して、触媒40の劣化が進んでいる場合ほど、より出口に近い部位の温度を代表温度とする。
【選択図】図3
Description
内燃機関の排気通路に配置された触媒と、
前記触媒を複数の部位に分け、その部位毎の触媒温度を検出または推定する触媒温度取得手段と、
少なくとも一つの前記部位の触媒温度に基づいて、前記触媒の代表温度を決定する代表温度決定手段と、
前記触媒の劣化状態を検出または推定する触媒劣化状態取得手段と、
を備え、
前記代表温度決定手段は、前記劣化状態に応じて、前記代表温度の決定方法を変更する決定方法変更手段を含むことを特徴とする。
前記代表温度決定手段は、前記複数の部位から選択される一つの選択部位の触媒温度を前記代表温度として決定するものであり、
前記決定方法変更手段は、前記劣化状態に応じて前記選択部位を変更することを特徴とする。
前記決定方法変更手段は、前記触媒の劣化が進んでいる場合ほど、前記触媒の出口に近い部位を前記選択部位とすることを特徴とする。
前記代表温度決定手段は、前記各部位の触媒温度を加重平均することで前記代表温度を算出するものであり、
前記決定方法変更手段は、前記劣化状態に応じて前記部位毎の重みを変更することを特徴とする。
前記決定方法変更手段は、前記触媒の劣化が進んでいる場合ほど、重みを最も大きくする部位を前記触媒の出口に近い部位とすることを特徴とする。
前記決定方法変更手段は、前記劣化状態に応じて、前記各部位を劣化部位と非劣化部位とに判別し、
前記代表温度決定手段は、前記非劣化部位と判別された部位のうちの少なくとも一つの触媒温度に基づいて前記代表温度を決定することを特徴とする。
前記触媒劣化状態取得手段は、前記触媒の下流の空燃比、HC濃度もしくは排気ガス温度、または前記触媒のNOx吸蔵容量もしくは酸素吸蔵容量を検出または推定する手段を含み、その検出または推定された値に基づいて前記劣化状態を判断することを特徴とする。
前記触媒劣化状態取得手段は、前記部位毎の触媒温度の少なくとも一つに基づいて、前記劣化状態を判断することを特徴とする。
前記決定方法変更手段は、前記劣化状態に応じて、触媒反応が多く生ずる部位の触媒温度ほど寄与度が大きく、触媒反応が少ない部位の触媒温度ほど寄与度が小さくなるように、前記代表温度の決定方法を変更することを特徴とする。
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、例えば車両の動力源とされているものとする。内燃機関10の気筒数や気筒配置は、特に限定されるものではない。
図2および図3は、それぞれ、本実施形態において触媒40の代表温度を求める方法を説明するための図である。図2は、触媒40が新品に近い場合(劣化していない場合)を示しており、図3は、触媒40の劣化がある程度進行した場合を示している。
まず、触媒40が新品に近い場合について説明する。触媒40が新品に近い状態のときには、触媒40に排気ガスが流入すると、入口付近の部位ですぐに触媒反応(浄化反応)が生ずる。そして、その触媒反応によって排気ガス中の有害成分はほとんど消滅するので、それより下流側の部位では触媒反応はあまり生じない。このため、図2に示すように、主として1番の部位で触媒反応が生ずる。
触媒反応が生じている部位は、高温になり易いため、徐々に劣化していく。ここで、劣化とは、例えば、酸素吸蔵容量(OSC:Oxygen Storage Capacity)やNOx吸蔵容量などの、浄化能力が低下することを言う。前述したように、触媒反応は、上流側の部位ほど生じ易い。このため、触媒40の劣化は、上流側の部位から順に進行していく。
図4は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図4に示すルーチンによれば、まず、触媒40の酸素吸蔵容量が測定される(ステップ100)。触媒40の劣化が進行するほど、酸素吸蔵容量は小さくなる。そこで、本実施形態では、酸素吸蔵容量を指標として、触媒40の劣化状態を判断することとしている。
(1)まず、排気空燃比を意図的にリッチに維持する。
(2)触媒40の下流に位置する酸素センサ42の出力がリッチ出力に反転したら、その時点で触媒40内のすべての酸素が放出されたと判断すると共に、排気空燃比をリーンに反転させる。
(3)リーンに設定された排気ガス中の余剰酸素量を積算しつつ、酸素センサ42の出力がリーン出力に反転するのを待つ。
(4)リーン出力への反転が検知された時点で算出されていた余剰酸素量の積算値を、触媒40の酸素吸蔵容量とする。
次に、図5乃至図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に、前述した図4に示すルーチンに代えて後述する図7に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
図5および図6は、それぞれ、本実施形態において触媒40の代表温度を求める方法を説明するための図である。図5は、前述した図2と同様に、触媒40が新品に近い場合を示している。図6は、前述した図3と同様に、触媒40の劣化がある程度進行した場合を示している。本実施形態では、1番〜5番の各部位の触媒温度を加重平均することにより、代表温度を算出することとした。図5および図6中の下段の図は、各部位毎の重みW1〜W5の値を示している。本実施形態において、代表温度Trepは、各部位の温度T1〜T5にそれぞれの重みW1〜W5を乗じて足し合わせた値を部位数(本実施形態では5)で除することにより算出される加重平均値とされるものとする。つまり、本実施形態の代表温度Trepは、下記式で表される。
Trep=(ΣTnWn)/5 ・・・(1)
図5に示すように、触媒40が新品に近い場合には、1番〜5番の各部位の重みW1〜W5は、何れもほぼ同じ大きさとされている。
図6に示すように、触媒40の劣化がある程度進行した場合には、劣化した部位、すなわち触媒反応があまり生じなくなった部位(ここでは1番および2番)の重みW1およびW2が小さくされている。一方、触媒反応が最も多く生ずる3番の部位の重みW3は、最も大きくされている。そして、3番より下流側の4番、5番の部位の重みW4,W5は、3番よりも段々に小さくなるようにされている。
図7は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図7において、図4に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
次に、図8乃至図10を参照して、本発明の実施の形態3について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。本実施形態は、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に、前述した図4に示すルーチンに代えて後述する図10に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
図8および図9は、それぞれ、本実施形態において触媒40の代表温度を求める方法を説明するための図である。図8は、前述した図2と同様に、触媒40が新品に近い場合を示している。図9は、前述した図3と同様に、触媒40の劣化がある程度進行した場合を示している。本実施形態では、触媒40の劣化状態に応じて、1番〜5番の各部位を劣化部位と非劣化部位(正常部位)とに判別し、非劣化部位と判別された部位の触媒温度の少なくとも一つに基づいて、代表温度を算出することとした。
図10は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図10において、図4に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
(1)全部の非劣化部位の触媒温度の平均値(単純平均でも加重平均でもよい)を代表温度とする。
(2)非劣化部位のうちの所定の一つの部位(例えば、最も上流側の部位)の触媒温度を代表温度とする。
(3)非劣化部位のうちから選択される一部(但し複数)の部位の触媒温度の平均値(単純平均でも加重平均でもよい)を代表温度とする。
12 吸気通路
14 排気通路
18 スロットル弁
26 燃料噴射弁
30 点火プラグ
40 触媒
42 酸素センサ
50 ECU
Claims (9)
- 内燃機関の排気通路に配置された触媒と、
前記触媒を複数の部位に分け、その部位毎の触媒温度を検出または推定する触媒温度取得手段と、
少なくとも一つの前記部位の触媒温度に基づいて、前記触媒の代表温度を決定する代表温度決定手段と、
前記触媒の劣化状態を検出または推定する触媒劣化状態取得手段と、
を備え、
前記代表温度決定手段は、前記劣化状態に応じて、前記代表温度の決定方法を変更する決定方法変更手段を含むことを特徴とする内燃機関の触媒代表温度取得装置。 - 前記代表温度決定手段は、前記複数の部位から選択される一つの選択部位の触媒温度を前記代表温度として決定するものであり、
前記決定方法変更手段は、前記劣化状態に応じて前記選択部位を変更することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の触媒代表温度取得装置。 - 前記決定方法変更手段は、前記触媒の劣化が進んでいる場合ほど、前記触媒の出口に近い部位を前記選択部位とすることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の触媒代表温度取得装置。
- 前記代表温度決定手段は、前記各部位の触媒温度を加重平均することで前記代表温度を算出するものであり、
前記決定方法変更手段は、前記劣化状態に応じて前記部位毎の重みを変更することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の触媒代表温度取得装置。 - 前記決定方法変更手段は、前記触媒の劣化が進んでいる場合ほど、重みを最も大きくする部位を前記触媒の出口に近い部位とすることを特徴とする請求項4記載の内燃機関の触媒代表温度取得装置。
- 前記決定方法変更手段は、前記劣化状態に応じて、前記各部位を劣化部位と非劣化部位とに判別し、
前記代表温度決定手段は、前記非劣化部位と判別された部位のうちの少なくとも一つの触媒温度に基づいて前記代表温度を決定することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の触媒代表温度取得装置。 - 前記触媒劣化状態取得手段は、前記触媒の下流の空燃比、HC濃度もしくは排気ガス温度、または前記触媒のNOx吸蔵容量もしくは酸素吸蔵容量を検出または推定する手段を含み、その検出または推定された値に基づいて前記劣化状態を判断することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載の内燃機関の触媒代表温度取得装置。
- 前記触媒劣化状態取得手段は、前記部位毎の触媒温度の少なくとも一つに基づいて、前記劣化状態を判断することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項記載の内燃機関の触媒代表温度取得装置。
- 前記決定方法変更手段は、前記劣化状態に応じて、触媒反応が多く生ずる部位の触媒温度ほど寄与度が大きく、触媒反応が少ない部位の触媒温度ほど寄与度が小さくなるように、前記代表温度の決定方法を変更することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項記載の内燃機関の触媒代表温度取得装置。
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