JP2008255951A - Sulfur concentration determination device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2008255951A JP2007101217A JP2007101217A JP2008255951A JP 2008255951 A JP2008255951 A JP 2008255951A JP 2007101217 A JP2007101217 A JP 2007101217A JP 2007101217 A JP2007101217 A JP 2007101217A JP 2008255951 A JP2008255951 A JP 2008255951A
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Takahiko Fujiwara
孝彦 藤原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sulfur concentration determination device of an internal combustion engine capable of prematurely determining the sulfur concentration of a fuel supplied thereto. <P>SOLUTION: An engine system of this embodiment comprises: a catalyst 38 capable of storing and discharging the oxygen contained in an exhaust gas; an oxygen sensor 66 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas after passing through the catalyst 38; a lubrication detection sensor 91 for determining the presence or absence of lubrication; and an ECU 4 for determining the sulfur concentration of the present supplied fuel according to the previous output value of the oxygen sensor while the previously supplied fuel is used and the present output value of the oxygen sensor while the present supplied fuel is used. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の硫黄濃度判定装置に関する。   The present invention relates to a sulfur concentration determination device for an internal combustion engine.

従来、内燃機関の排気通路に配置された三元触媒の下流側に空燃比センサ又は酸素センサを配置した触媒劣化検出装置が知られている。
例えば、特許文献1には、三元触媒の下流側に配置された酸素センサからの出力値の、給油前後での軌跡長の平均値に基づいて、触媒の劣化を検出すると共に、高硫黄ガソリンの使用を判定する触媒劣化検出装置が開示されている。
この装置では、高硫黄ガソリンの使用により、一時的に三元触媒が劣化して、酸素センサの出力の軌跡長が長くなることを利用して、高硫黄ガソリンを検出することができる。具体的には、今回給油後以降に算出された酸素センサの出力の軌跡長の平均値と、前回給油後以降に算出された酸素センサの出力の軌跡長の平均値に所定値を加えた値とを比較することにより、高硫黄ガソリンの使用を判定する。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a catalyst deterioration detection device in which an air-fuel ratio sensor or an oxygen sensor is disposed downstream of a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.
For example, Patent Document 1 discloses that the deterioration of the catalyst is detected based on the average value of the trajectory length before and after refueling of the output value from the oxygen sensor arranged on the downstream side of the three-way catalyst, and high sulfur gasoline. A catalyst deterioration detection device for determining the use of a catalyst is disclosed.
In this apparatus, high sulfur gasoline can be detected by utilizing the fact that the three-way catalyst is temporarily deteriorated due to the use of high sulfur gasoline and the trajectory length of the output of the oxygen sensor becomes long. Specifically, the value obtained by adding a predetermined value to the average value of the trajectory length of the output of the oxygen sensor calculated after the current refueling and the average value of the trajectory length of the output of the oxygen sensor calculated after the previous refueling Is used to determine the use of high sulfur gasoline.

特開2003−148137号公報JP 2003-148137 A

しかしながら、上記特許文献1に開示されている装置では、所定回数以上の給油が行われた後でしか、高硫黄ガソリンの使用を判定することができない。したがって、早期に高硫黄ガソリンが使用されたことを判定することはできないという問題がある。   However, in the apparatus disclosed in Patent Document 1, use of high sulfur gasoline can be determined only after a predetermined number of times of refueling has been performed. Therefore, there is a problem that it cannot be determined that high-sulfur gasoline has been used at an early stage.

したがって本発明の目的は、給油された燃料の硫黄濃度を早期に判定することができる内燃機関の硫黄濃度判定装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a sulfur concentration determination device for an internal combustion engine that can determine the sulfur concentration of fuel supplied at an early stage.

上記目的は、排気ガス中の酸素を吸蔵、放出可能な触媒と、前記触媒通過後の排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサと、給油の有無を判定する給油判定手段と、前回給油された燃料の使用中における前記酸素センサの前回出力値と、今回給油された燃料の使用中における前記酸素センサの今回出力値とに基づいて、今回給油された燃料の硫黄濃度を判定する硫黄濃度判定手段とを備えた、ことを特徴とする内燃機関の硫黄濃度判定装置によって達成できる。
高硫黄燃料が使用されると、触媒が一時的に劣化し、触媒通過後の排気ガスの空燃比が、高硫黄燃料が使用される前と、高硫黄燃料が使用された後とで変動する。従って、酸素センサの出力も変動するので、前回出力値と今回出力値とに基づいて、今回給油された燃料の硫黄濃度を判定できる。また、給油前後で前回出力値と今回出力値とが把握できれば判定可能であるため、今回給油された燃料の硫黄濃度を早期に判定することができる。
The above-described objects include a catalyst capable of occluding and releasing oxygen in exhaust gas, an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration of exhaust gas after passing through the catalyst, an oil supply determining means for determining the presence or absence of fuel supply, and a previous fuel supply. Sulfur concentration determination means for determining the sulfur concentration of fuel supplied this time based on the previous output value of the oxygen sensor during use of fuel and the current output value of the oxygen sensor during use of fuel supplied this time It can achieve by the sulfur concentration determination apparatus of the internal combustion engine characterized by comprising.
When high-sulfur fuel is used, the catalyst temporarily deteriorates, and the air-fuel ratio of the exhaust gas after passing through the catalyst varies between before the high-sulfur fuel is used and after the high-sulfur fuel is used. . Therefore, since the output of the oxygen sensor also fluctuates, the sulfur concentration of the fuel supplied this time can be determined based on the previous output value and the current output value. Moreover, since it can be determined if the previous output value and the current output value can be grasped before and after refueling, the sulfur concentration of the fuel refueled this time can be determined early.

また、上記構成において、前記硫黄濃度判定手段は、前記前回出力値の振幅の中間値と、前記今回出力値の振幅の中間値との変動に基づいて、前記判定を行う、構成を採用できる。
酸素センサの出力値の振幅の中間値を比較することにより、触媒が劣化の検出精度が向上する。これにより、今回給油された燃料の硫黄濃度の判定が容易となる。
Further, in the above configuration, the sulfur concentration determination means may employ a configuration in which the determination is performed based on a change between an intermediate value of the amplitude of the previous output value and an intermediate value of the amplitude of the current output value.
By comparing the intermediate value of the amplitude of the output value of the oxygen sensor, the detection accuracy of the deterioration of the catalyst is improved. This facilitates the determination of the sulfur concentration of the fuel that has been refueled this time.

また、上記構成において、前記排気ガスの温度を検出する排気温センサを備え、前記硫黄濃度判定手段は、前記排気温センサの出力値が所定値以上での前記中間値の変動と、前記排気温センサの出力値が前記所定値未満での前記中間値の変動とに基づいて、前記判定を行う、構成を採用できる。
例えば、今回給油した燃料が含酸素燃料である場合には、燃料中に酸素が含まれているため、排気ガスの空燃比が変動して、燃料流の硫黄濃度を誤判定する恐れがある。また、触媒の劣化による酸素放出機能の低下は、排気ガスが所定温度より高温の場合よりも、低温の場合の方が顕著となる。従って、排気温センサの出力値が所定値以上での中間値の変動と、排気温センサの出力値が所定値未満での中間値の変動とに基づいて、判定を行うことにより、含酸素燃料を給油した場合であっても、硫黄濃度の誤判定を防止できる。
In the above configuration, the exhaust gas temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas is provided, and the sulfur concentration determination means includes a change in the intermediate value when an output value of the exhaust gas temperature sensor is equal to or higher than a predetermined value, and the exhaust gas temperature. A configuration in which the determination is performed based on the change in the intermediate value when the output value of the sensor is less than the predetermined value can be employed.
For example, when the fuel supplied this time is oxygen-containing fuel, since the fuel contains oxygen, the air-fuel ratio of the exhaust gas may fluctuate and the sulfur concentration of the fuel flow may be erroneously determined. Further, the decrease in the oxygen releasing function due to catalyst deterioration is more remarkable at low temperatures than when the exhaust gas is at a temperature higher than a predetermined temperature. Therefore, the oxygen-containing fuel is determined by making a determination based on the change in the intermediate value when the output value of the exhaust temperature sensor is equal to or greater than the predetermined value and the change in the intermediate value when the output value of the exhaust temperature sensor is less than the predetermined value. Even when oil is supplied, it is possible to prevent an erroneous determination of the sulfur concentration.

本発明によれば、給油された燃料の硫黄濃度を早期に判定することができる内燃機関の硫黄濃度判定装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sulfur concentration determination apparatus of the internal combustion engine which can determine the sulfur concentration of the fuel supplied fuel early can be provided.

以下、図面を参照して本発明に係る実施例について説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施例に係るエンジンシステムの構成を示した模式図であり、自動車に搭載された多気筒の筒内噴射型ガソリンエンジン(以下「エンジン」と略す)2及びその電子制御ユニット(以下、「ECU」と称す)4の概略構成を示している。図1では1つの気筒の構成を中心として示している。
ここでエンジン2の出力は変速機(図示略)を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン2には、燃焼室10内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ12と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ14とがそれぞれ設けられている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an engine system according to the present embodiment. A multi-cylinder in-cylinder injecting gasoline engine (hereinafter abbreviated as “engine”) 2 mounted on an automobile and its electronic control unit ( Hereinafter, the schematic configuration of the ECU 4 is referred to as “ECU”. In FIG. 1, the configuration of one cylinder is mainly shown.
Here, the output of the engine 2 is finally transmitted as a driving force to the wheels via a transmission (not shown). The engine 2 is provided with a fuel injection valve 12 that directly injects fuel into the combustion chamber 10 and an ignition plug 14 that ignites the injected fuel.

燃料タンク90には、燃料が貯留されている。燃料タンク90に貯留された燃料は、デリバリーパイプ(不図示)を介して、燃料噴射バルブ12へと圧送される。
また、燃料タンク90には、給油検出センサ91が設けられ、給油キャップの開閉により、給油検出センサ91はECU4へ所定の出力を行う。これにより、ECU4は、給油の有無を判定することができる。また、ECU4には、給油の有無を履歴として記憶する。
Fuel is stored in the fuel tank 90. The fuel stored in the fuel tank 90 is pumped to the fuel injection valve 12 through a delivery pipe (not shown).
The fuel tank 90 is provided with a fuel supply detection sensor 91. The fuel supply detection sensor 91 outputs a predetermined output to the ECU 4 by opening and closing the fuel supply cap. Thereby, ECU4 can determine the presence or absence of fuel supply. Further, the ECU 4 stores the presence / absence of refueling as a history.

燃焼室10に接続している吸気ポート16は吸気バルブ(図示略)の駆動により開閉される。吸気ポート16に接続された吸気通路20の途中にはサージタンク22が設けられ、サージタンク22の上流側にはスロットルモータ24によって開度が調節されるスロットルバルブ26が設けられている。   The intake port 16 connected to the combustion chamber 10 is opened and closed by driving an intake valve (not shown). A surge tank 22 is provided in the middle of the intake passage 20 connected to the intake port 16, and a throttle valve 26 whose opening degree is adjusted by a throttle motor 24 is provided upstream of the surge tank 22.

このスロットルバルブ26の開度(スロットル開度TA)により吸気量が調整される。スロットル開度TAはスロットル開度センサ28により検出され、サージタンク22内の吸気圧PMは、サージタンク22に設けられた吸気圧センサ30により検出されて、ECU4に読み込まれている。   The intake air amount is adjusted by the opening of the throttle valve 26 (throttle opening TA). The throttle opening degree TA is detected by a throttle opening degree sensor 28, and the intake pressure PM in the surge tank 22 is detected by an intake pressure sensor 30 provided in the surge tank 22 and read into the ECU 4.

燃焼室10に接続している排気ポート32は排気バルブ(図示略)の駆動により開閉される。排気ポート32に接続された排気通路36には、排気ガス中の未燃成分(HC,CO)の酸化と窒素酸化物(NOx)の還元とを行い、酸素吸蔵、放出機能を有する三元触媒であるスタートキャタリスト38が設けられている。また、排気通路36には、スタートキャタリスト(以下、単に「触媒」という。)38の下流にNOx吸蔵還元触媒40が設けられている。   The exhaust port 32 connected to the combustion chamber 10 is opened and closed by driving an exhaust valve (not shown). The exhaust passage 36 connected to the exhaust port 32 performs oxidation of unburned components (HC, CO) and reduction of nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas, and has a three-way catalyst having oxygen storage and release functions. A start catalyst 38 is provided. Further, a NOx occlusion reduction catalyst 40 is provided in the exhaust passage 36 downstream of a start catalyst (hereinafter simply referred to as “catalyst”) 38.

また、排気通路36には、触媒38の上流側に排気温センサ63、空燃比センサ64が、触媒38とNOx吸蔵還元触媒40との間に第1酸素センサ66が、そして、NOx吸蔵還元触媒40の下流に第2酸素センサ68がそれぞれ配置されている。空燃比センサ64として、触媒38に流入する排気ガスの空燃比に応じた電圧信号を出力するリニア空燃比センサが使用されている。両酸素センサ66,68は、それぞれ排気ガス中の残留酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを感知するセンサである。また、排気温センサ63により、触媒38に流入する排気ガスの温度を検出することができる。   Further, in the exhaust passage 36, an exhaust temperature sensor 63 and an air-fuel ratio sensor 64 are disposed upstream of the catalyst 38, a first oxygen sensor 66 is disposed between the catalyst 38 and the NOx storage reduction catalyst 40, and a NOx storage reduction catalyst. A second oxygen sensor 68 is disposed downstream of the sensor 40. As the air-fuel ratio sensor 64, a linear air-fuel ratio sensor that outputs a voltage signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 38 is used. Both oxygen sensors 66 and 68 are sensors that detect whether the air-fuel ratio is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the residual oxygen concentration in the exhaust gas. Further, the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 38 can be detected by the exhaust temperature sensor 63.

ECU4は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などから構成され、エンジン全体の作動を制御する。尚、ECU4は、詳しくは後述するが、硫黄濃度判定手段として機能する。
このECU4は、スロットル開度センサ28及び吸気圧センサ30以外に、アクセルペダル44の踏み込み量(アクセル開度ACCP)を検出するアクセル開度センサ56からの信号を入力している。更に、ECU4は、クランク軸54の回転からエンジン回転数NEを検出するエンジン回転数センサ58、空燃比センサ64、第1酸素センサ66及び第2酸素センサ68からそれぞれ信号を入力している。
The ECU 4 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and controls the operation of the entire engine. The ECU 4 functions as a sulfur concentration determination unit, which will be described in detail later.
In addition to the throttle opening sensor 28 and the intake pressure sensor 30, the ECU 4 inputs a signal from an accelerator opening sensor 56 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 44 (accelerator opening ACCP). Further, the ECU 4 receives signals from an engine speed sensor 58, an air-fuel ratio sensor 64, a first oxygen sensor 66, and a second oxygen sensor 68 that detect the engine speed NE from the rotation of the crankshaft 54, respectively.

ECU4は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、エンジン2の燃料噴射時期、燃料噴射量、及びスロットル開度TAを適宜制御する。これにより、燃焼形態については、成層燃焼と均質燃焼との間で切り替えがなされる。本実施形態では、冷間時などの状態を除いた通常運転時には、エンジン回転数NEと負荷率eklqとのマップに基づいて、燃焼形態が決定される。ここで「負荷率」は、最大機関負荷に対する現在の負荷の割合を示すもので、例えばアクセル開度ACCPとエンジン回転数NEとをパラメータとするマップから求められる。   The ECU 4 appropriately controls the fuel injection timing, the fuel injection amount, and the throttle opening TA of the engine 2 based on the detection contents from the various sensors described above. As a result, the combustion mode is switched between stratified combustion and homogeneous combustion. In the present embodiment, the combustion mode is determined based on a map of the engine speed NE and the load factor eklq during normal operation excluding conditions such as cold. Here, the “load factor” indicates the ratio of the current load to the maximum engine load, and is obtained from a map using, for example, the accelerator opening ACCP and the engine speed NE as parameters.

燃焼形態が成層燃焼に設定された場合には、スロットルバルブ26はかなり開いた状態となり、吸気量に対して理論空燃比よりもかなり少ない量の燃料が、圧縮行程後期に噴射されるように制御される。この結果、点火時期においては点火プラグ14近傍に層状に存在する点火可能な濃い混合気に点火がなされて成層燃焼が行われる。   When the combustion mode is set to stratified combustion, the throttle valve 26 is in a considerably open state, and control is performed so that an amount of fuel considerably smaller than the stoichiometric air-fuel ratio with respect to the intake air amount is injected in the latter half of the compression stroke. Is done. As a result, at the ignition timing, the ignitable rich air-fuel mixture that exists in the vicinity of the ignition plug 14 is ignited and stratified combustion is performed.

一方、燃焼形態が均質燃焼に設定された場合には、アクセル開度ACCPの程度に応じてスロットルバルブ26の開度が調整され、機関の空燃比が理論空燃比となる量の燃料が吸気行程中に噴射されるように制御される。この結果、点火時期においては、燃焼室10内全体を占め、機関の空燃比が理論空燃比でかつ均質な混合気に点火がなされて均質燃焼が行われる。   On the other hand, when the combustion mode is set to homogeneous combustion, the opening degree of the throttle valve 26 is adjusted according to the degree of the accelerator opening degree ACCP, and an amount of fuel in which the air-fuel ratio of the engine becomes the stoichiometric air-fuel ratio is taken into the intake stroke. It is controlled to be injected inside. As a result, at the ignition timing, the entire combustion chamber 10 is occupied, the engine air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, and a homogeneous air-fuel mixture is ignited to perform homogeneous combustion.

ECU4は、触媒38の酸化・還元能力を高めるために、触媒38に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比になるように、燃料噴射量を、空燃比センサ64の出力、或いはその出力と第1酸素センサ66の出力とに基づいてフィードバック制御する。また、ECU4は、燃料中に含まれる硫黄濃度を判定する、硫黄濃度判定処理を実行する。   In order to enhance the oxidation / reduction ability of the catalyst 38, the ECU 4 sets the fuel injection amount to the output of the air-fuel ratio sensor 64 or the output thereof so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 38 becomes the stoichiometric air-fuel ratio. Feedback control is performed based on the output of the first oxygen sensor 66. Moreover, ECU4 performs the sulfur concentration determination process which determines the sulfur concentration contained in fuel.

次に、触媒38における酸素吸蔵反応及び酸素放出反応について説明する。触媒38に燃料リーンな排気ガスが流入すると、この排気ガス中の過剰な酸素が触媒担体(例えば、Pt,Pd,Rh,Ceのような貴金属により構成される)により吸蔵される。一方、触媒38に燃料リッチな排気ガス、つまり、還元ガス(例えば、CO,HC)が流入すると、この還元ガスは触媒担体から放出された酸素により酸化され、CO2又はH2Oとして排出される。   Next, the oxygen storage reaction and the oxygen release reaction in the catalyst 38 will be described. When fuel-lean exhaust gas flows into the catalyst 38, excess oxygen in the exhaust gas is occluded by a catalyst carrier (for example, composed of a noble metal such as Pt, Pd, Rh, Ce). On the other hand, when a fuel-rich exhaust gas, that is, a reducing gas (for example, CO, HC) flows into the catalyst 38, the reducing gas is oxidized by oxygen released from the catalyst carrier and discharged as CO2 or H2O.

ところで、触媒における酸素放出反応の反応速度よりも酸素吸蔵反応の反応速度の方が大きいことが知られている。この傾向は、触媒の劣化度合が大きいほど顕著になる。すなわち、触媒38が、燃料中に含まれる硫黄によって被毒することにより劣化すると、触媒38における酸素放出反応の反応速度が大幅に低下する。このため、劣化した触媒では、酸素吸蔵反応の反応速度に比べて酸素放出反応の反応速度が非常に小さくなる。よって、触媒が劣化した場合と、劣化していない場合とでは、第1酸素センサ66の出力値が変動することになる。   By the way, it is known that the reaction rate of the oxygen storage reaction is larger than the reaction rate of the oxygen releasing reaction in the catalyst. This tendency becomes more prominent as the degree of deterioration of the catalyst increases. That is, when the catalyst 38 is deteriorated by poisoning with sulfur contained in the fuel, the reaction rate of the oxygen release reaction in the catalyst 38 is greatly reduced. For this reason, with a deteriorated catalyst, the reaction rate of the oxygen release reaction is very small compared to the reaction rate of the oxygen storage reaction. Therefore, the output value of the first oxygen sensor 66 varies between when the catalyst is deteriorated and when it is not deteriorated.

次に、ECU4が実行する硫黄濃度判定処理について説明する。
図2は、ECU4が実行する硫黄濃度判定処理の一例を示したフローチャートである。
ECU4は、給油の履歴があるかどうかを判定する(ステップS1)。
給油の履歴がある場合には、ECU4は、給油後のサブフィードバック学習が完了したかどうかを判定する(ステップS2)。
ここで、サブフィードバック学習とは、ECU4が、第1酸素センサ66からの出力値に基づいて、第1酸素センサ66の出力値の振幅の中間値を算出するための処理である。
Next, the sulfur concentration determination process executed by the ECU 4 will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the sulfur concentration determination process executed by the ECU 4.
The ECU 4 determines whether there is a refueling history (step S1).
If there is a refueling history, the ECU 4 determines whether or not the sub-feedback learning after refueling has been completed (step S2).
Here, the sub-feedback learning is a process for the ECU 4 to calculate an intermediate value of the amplitude of the output value of the first oxygen sensor 66 based on the output value from the first oxygen sensor 66.

図3は、サブフィードバック学習の概念的な説明図である。
まず、サブフィードバック学習について具体的に説明する前に、触媒38を通過する前後での排気ガスの空燃比の変動について説明する。
図3に示すように、第1酸素センサ66の出力値は、リーン状態及びリッチ状態に交互に信伏する。例えば、第1酸素センサ66の出力値がリッチ状態の場合には、触媒38を通過する前の排気ガスの空燃比は、リーン状態であり、このリーン状態の排気ガスが触媒38によって、酸素が吸蔵されて、第1酸素センサ66の出力値はリッチ状態となる。従って、この場合、64の出力値は、リーン状態を示し、第1酸素センサ66の出力値は、リッチ状態を示す。
FIG. 3 is a conceptual explanatory diagram of sub-feedback learning.
First, before specifically explaining the sub-feedback learning, the fluctuation of the air-fuel ratio of the exhaust gas before and after passing through the catalyst 38 will be explained.
As shown in FIG. 3, the output value of the first oxygen sensor 66 behaves alternately in a lean state and a rich state. For example, when the output value of the first oxygen sensor 66 is in a rich state, the air-fuel ratio of the exhaust gas before passing through the catalyst 38 is in a lean state, and the exhaust gas in the lean state is converted into oxygen by the catalyst 38. Occluded, the output value of the first oxygen sensor 66 becomes rich. Therefore, in this case, the output value of 64 indicates a lean state, and the output value of the first oxygen sensor 66 indicates a rich state.

また、第1酸素センサ66の出力値がリーン状態の場合には、触媒38を通過する前の排気ガスの空燃比は、リッチ状態であり、このリッチ状態の排気ガスが触媒38によって、酸素が放出されて、リーン状態となる。従って、この場合、64の出力値は、リッチ状態を示し、第1酸素センサ66の出力値は、リーン状態を示す。   When the output value of the first oxygen sensor 66 is in the lean state, the air-fuel ratio of the exhaust gas before passing through the catalyst 38 is in a rich state, and the exhaust gas in the rich state is converted into oxygen by the catalyst 38. Released to a lean state. Therefore, in this case, the output value of 64 indicates a rich state, and the output value of the first oxygen sensor 66 indicates a lean state.

ECU4は、図3に示すように、前回給油された燃料が使用されている際の第1酸素センサ66の出力値(以下「前回出力値」と称する)の、リッチ状態での定常値R1と、リーン状態での定常値L1とに基づいて、その中間値M1を算出する。これにより、第1酸素センサ66の出力値の振幅の中間値を算出することができる。
同様に、ECU4は、今回給された燃料が使用されている際の第1酸素センサ66の出力値(以下「今回出力値」と称する)の、リッチ状態での定常値R2と、リーン状態での定常値L2とに基づいて、その中間値M2を算出する。
このように、中間値M2を算出することにより、サブフィードバック学習処理が完了する(ステップS2でYes)。
尚、前回出力値の中間値M1は、前回給油された燃料によってエンジン2が駆動している間にECU4によって算出、記憶される。
As shown in FIG. 3, the ECU 4 has a steady value R1 in the rich state of the output value of the first oxygen sensor 66 (hereinafter referred to as “previous output value”) when the fuel supplied last time is used. The intermediate value M1 is calculated based on the steady value L1 in the lean state. Thereby, the intermediate value of the amplitude of the output value of the first oxygen sensor 66 can be calculated.
Similarly, the ECU 4 has a steady state value R2 in the rich state of the output value of the first oxygen sensor 66 (hereinafter referred to as “current output value”) when the fuel supplied this time is used, and in the lean state. The intermediate value M2 is calculated based on the steady-state value L2.
Thus, the sub feedback learning process is completed by calculating the intermediate value M2 (Yes in step S2).
Note that the intermediate value M1 of the previous output value is calculated and stored by the ECU 4 while the engine 2 is being driven by the fuel supplied last time.

サブフィードバック学習処理が完了すると、中間値M1と、中間値M2とを比較する(ステップS3)。
図3に示すように、中間値M1、M2を比較すると、中間値M2の方が、中間値M1よりも、リッチ側に出力されていることがわかる。これは、燃料に含まれている硫黄が触媒38を一時的に劣化され、触媒38の酸素放出速度が低下したからである。これにより、今回給油された燃料は、前回給油された燃料に比べ、燃料に含まれる硫黄濃度が大きいと判定することができる(ステップS4)。
具体的には、中間値M1、M2の差が、所定値以上の場合には、前回給油された燃料に比べ、燃料に含まれる硫黄濃度が大きいと判定し、所定値未満の場合には、硫黄濃度に変化はないと判定する。
When the sub-feedback learning process is completed, the intermediate value M1 is compared with the intermediate value M2 (step S3).
As shown in FIG. 3, when the intermediate values M1 and M2 are compared, it can be seen that the intermediate value M2 is output to the richer side than the intermediate value M1. This is because the sulfur contained in the fuel temporarily deteriorates the catalyst 38 and the oxygen release rate of the catalyst 38 decreases. Thereby, it can be determined that the fuel supplied this time has a higher sulfur concentration in the fuel than the fuel supplied last time (step S4).
Specifically, when the difference between the intermediate values M1 and M2 is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the concentration of sulfur contained in the fuel is greater than the previously refueled fuel, and when the difference is less than the predetermined value, It is determined that there is no change in the sulfur concentration.

このように、高硫黄燃料が使用されると、触媒38が一時的に劣化し、触媒38通過後の排気ガスの空燃比が、高硫黄燃料が使用される前と、高硫黄燃料が使用された後とで変動する。従って、第1酸素センサ66の出力も変動するので、前回出力値と今回出力値とに基づいて、今回給油された燃料の硫黄濃度を判定できる。また、給油前後で前回出力値と今回出力値とが把握できれば判定可能であるため、今回給油された燃料の硫黄濃度を早期に判定することができる。
また、前回出力値の振幅の中間値と、今回出力値の振幅の中間値との変動に基づいて、燃料の硫黄濃度を判定するので、触媒38が劣化の検出精度が向上する。これにより、今回給油された燃料の硫黄濃度の判定が容易となる。
As described above, when the high sulfur fuel is used, the catalyst 38 is temporarily deteriorated, and the air-fuel ratio of the exhaust gas after passing through the catalyst 38 is the same as before the high sulfur fuel is used. It fluctuates after and after. Accordingly, since the output of the first oxygen sensor 66 also fluctuates, the sulfur concentration of the fuel supplied this time can be determined based on the previous output value and the current output value. Moreover, since it can be determined if the previous output value and the current output value can be grasped before and after refueling, the sulfur concentration of the fuel refueled this time can be determined early.
Further, since the sulfur concentration of the fuel is determined based on the fluctuation between the intermediate value of the amplitude of the previous output value and the intermediate value of the current output value, the detection accuracy of the deterioration of the catalyst 38 is improved. This facilitates the determination of the sulfur concentration of the fuel that has been refueled this time.

次に、上記ステップS3について、更に詳細に説明する。
ECU4は、排気温センサ63の出力値が所定値以上での前記中間値の変動と、排気温センサ63の出力値が前記所定値未満での前記中間値の変動とに基づいて、硫黄濃度の判定を行う。
具体的には、排気温センサ63の出力値が700度未満を示している状態で算出された、前回給油された燃料の中間値fgsfbBC及び今回給油された燃料の中間値fgsfbACと、排気温センサ63の出力値が700度以上を示している状態で算出された、前回給油された燃料の中間値fgsfbBH及び今回給油された燃料の中間値fgsfbAHとに基づいて、ECU4は硫黄濃度を判定する。
上記の値を用いて、以下の式により算出する。
(fgsfbAC-fgsfbBC)/(fgsfbAH-fgsfbBH)……(1)
上記式(1)により算出された値が、所定値より大きい場合には、前回給油された燃料に比べ、燃料に含まれる硫黄濃度が大きいと判定し、所定値未満の場合には、硫黄濃度に変化はないと判定する。
Next, step S3 will be described in more detail.
The ECU 4 determines the sulfur concentration based on the change in the intermediate value when the output value of the exhaust temperature sensor 63 is equal to or higher than the predetermined value and the change in the intermediate value when the output value of the exhaust temperature sensor 63 is less than the predetermined value. Make a decision.
Specifically, the intermediate value fgsfbBC of the fuel supplied last time and the intermediate value fgsfbAC of the fuel supplied this time calculated with the output value of the exhaust temperature sensor 63 being less than 700 degrees, and the exhaust temperature sensor The ECU 4 determines the sulfur concentration based on the intermediate value fgsfbBH of the fuel supplied last time and the intermediate value fgsfbAH of the fuel supplied this time calculated in a state where the output value of 63 indicates 700 degrees or more.
Using the above values, calculation is made according to the following equation.
(FgsfbAC-fgsfbBC) / (fgsfbAH-fgsfbBH) …… (1)
When the value calculated by the above formula (1) is larger than the predetermined value, it is determined that the sulfur concentration contained in the fuel is larger than the fuel refueled last time, and when the value is less than the predetermined value, the sulfur concentration is determined. It is determined that there is no change.

ここで、上記式は、排気ガスが高温(700度以上)の場合での上記中間値の変動に対する、排気ガスが低温(700度未満)の場合での上記中間値の変動の割合を示している。
即ち、上記式(1)による算出値が、所定値以上の場合には、排気ガスが高温の場合での中間値の変動に対し、低温の場合の方がその変動が大きいことを示している。また、上記式(1)による算出値が、所定値未満の場合には、高温の場合での中間値の変動と、低温の場合での中間値の変動が、略一致していることを示している。
Here, the above formula shows the ratio of the change in the intermediate value when the exhaust gas is low temperature (less than 700 degrees) to the change in the intermediate value when the exhaust gas is high temperature (700 degrees or more). Yes.
That is, when the calculated value by the above formula (1) is equal to or larger than the predetermined value, it indicates that the fluctuation is larger at the low temperature than the middle value when the exhaust gas is high. . In addition, when the calculated value by the above formula (1) is less than the predetermined value, it indicates that the fluctuation of the intermediate value at the high temperature and the fluctuation of the intermediate value at the low temperature are substantially the same. ing.

このような式を用いて硫黄濃度を判定する理由は、例えば、今回給油した燃料が含酸素燃料である場合には、燃料中に酸素が含まれているため、排気ガスの燃焼理論空燃比が変動して、燃料流の硫黄濃度を誤判定する恐れがある。また、触媒の硫黄被毒劣化による酸素放出機能の低下は、排気ガスが所定温度より高温の場合よりも、低温の場合の方が顕著となる。従って、上記式(1)を用いて硫黄濃度を判定することにより、含酸素燃料が使用された場合には、排気ガスの温度に依存せず、上記式(1)による算出値は、小さい値となる。以上のように算出することにより、含酸素燃料を給油した場合であっても、硫黄濃度の誤判定を防止できる。   The reason for determining the sulfur concentration using such an equation is that, for example, when the fuel supplied this time is an oxygen-containing fuel, oxygen is contained in the fuel, so the combustion stoichiometric air-fuel ratio of the exhaust gas is Fluctuating, there is a risk of misjudging the sulfur concentration of the fuel stream. In addition, the decrease in the oxygen release function due to the sulfur poisoning deterioration of the catalyst becomes more conspicuous when the exhaust gas is at a lower temperature than when the exhaust gas is higher than a predetermined temperature. Therefore, by determining the sulfur concentration using the above equation (1), when oxygen-containing fuel is used, the calculated value by the above equation (1) is a small value regardless of the temperature of the exhaust gas. It becomes. By calculating as described above, it is possible to prevent erroneous determination of the sulfur concentration even when oxygen-containing fuel is supplied.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

例えば、ECU4が第1酸素センサ66の出力値(中間値)に対応した硫黄濃度の値を把握しておいて、前回出力値の振幅の中間値と、今回出力値の振幅の中間値との変動に基づいて、今回給油された燃料の硫黄濃度を具体的に判定するようにしてもよい。   For example, the ECU 4 grasps the value of the sulfur concentration corresponding to the output value (intermediate value) of the first oxygen sensor 66, and the intermediate value of the amplitude of the previous output value and the intermediate value of the amplitude of the current output value are obtained. Based on the fluctuation, the sulfur concentration of the fuel supplied this time may be specifically determined.

本実施例に係るエンジンシステムの構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the engine system which concerns on a present Example. ECUが実行する硫黄濃度判定処理の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the sulfur concentration determination process which ECU performs. サブフィードバック学習の概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing of sub feedback learning.

符号の説明Explanation of symbols

2 エンジン
4 ECU(硫黄濃度判定手段)
10 燃焼室
12 燃料噴射バルブ
14 点火プラグ
16 吸気ポート
20 吸気通路
22 サージタンク
24 スロットルモータ
26 スロットルバルブ
28 スロットル開度センサ
30 吸気圧センサ
32 排気ポート
36 排気通路
38 触媒
40 NOx吸蔵還元触媒
44 アクセルペダル
54 クランク軸
56 アクセル開度センサ
58 エンジン回転数センサ
63 排気温センサ
64 空燃比センサ
66 第1酸素センサ
68 第2酸素センサ
90 燃料タンク
91 給油検出センサ

2 Engine 4 ECU (Sulfur concentration determination means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Combustion chamber 12 Fuel injection valve 14 Spark plug 16 Intake port 20 Intake passage 22 Surge tank 24 Throttle motor 26 Throttle valve 28 Throttle opening sensor 30 Intake pressure sensor 32 Exhaust port 36 Exhaust passage 38 Catalyst 40 NOx storage reduction catalyst 44 Accelerator pedal 54 crankshaft 56 accelerator opening sensor 58 engine speed sensor 63 exhaust temperature sensor 64 air-fuel ratio sensor 66 first oxygen sensor 68 second oxygen sensor 90 fuel tank 91 oil supply detection sensor

Claims (3)

排気ガス中の酸素を吸蔵、放出可能な触媒と、
前記触媒通過後の排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサと、
給油の有無を判定する給油判定手段と、
前回給油された燃料の使用中における前記酸素センサの前回出力値と、今回給油された燃料の使用中における前記酸素センサの今回出力値とに基づいて、今回給油された燃料の硫黄濃度を判定する硫黄濃度判定手段とを備えた、ことを特徴とする内燃機関の硫黄濃度判定装置。
A catalyst capable of storing and releasing oxygen in the exhaust gas;
An oxygen sensor for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas after passing through the catalyst;
Refueling determination means for determining the presence or absence of refueling;
Based on the previous output value of the oxygen sensor during the use of the previously refueled fuel and the current output value of the oxygen sensor during the use of the currently refueled fuel, the sulfur concentration of the fuel refueled this time is determined. An apparatus for determining sulfur concentration of an internal combustion engine, comprising: a sulfur concentration determining means.
前記硫黄濃度判定手段は、前記前回出力値の振幅の中間値と、前記今回出力値の振幅の中間値との変動に基づいて、前記判定を行う、ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の硫黄濃度判定装置。   The said sulfur concentration determination means performs the said determination based on the fluctuation | variation of the intermediate value of the amplitude of the said last output value, and the intermediate value of the amplitude of the said current output value, The said determination is characterized by the above-mentioned. A sulfur concentration determination device for an internal combustion engine. 前記排気ガスの温度を検出する排気温センサを備え、
前記硫黄濃度判定手段は、前記排気温センサの出力値が所定値以上での前記中間値の変動と、前記排気温センサの出力値が前記所定値未満での前記中間値の変動とに基づいて、前記判定を行う、ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の硫黄濃度判定装置。

An exhaust temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas;
The sulfur concentration determination means is based on the change in the intermediate value when the output value of the exhaust temperature sensor is greater than or equal to a predetermined value and the change in the intermediate value when the output value of the exhaust temperature sensor is less than the predetermined value. The determination of sulfur concentration in an internal combustion engine according to claim 2, wherein the determination is performed.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011144779A (en) * 2010-01-18 2011-07-28 Toyota Motor Corp Device for determining imbalance between air-fuel ratio cylinders of internal combustion engine
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JP2012017731A (en) * 2010-07-08 2012-01-26 Hyundai Motor Co Ltd Exhaust gas postprocessing system and control method thereof

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