JP2012219803A - Fuel property determining device and catalyst abnormality diagnostic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の使用燃料の燃料性状を判定する燃料性状判定装置及びこれを備えた触媒異常診断装置に係り、特に、内燃機関の使用燃料の硫黄濃度を推定可能な燃料性状判定装置及びこれを備えた触媒異常診断装置に関する。 The present invention relates to a fuel property determination device that determines the fuel property of fuel used in an internal combustion engine and a catalyst abnormality diagnosis device equipped with the fuel property determination device, and in particular, a fuel property determination device that can estimate the sulfur concentration of fuel used in an internal combustion engine and The present invention relates to a catalyst abnormality diagnosis apparatus provided with this.
例えば自動車用内燃機関において、その排気系には排気ガスを浄化するための触媒が設置されている。この触媒の中には酸素吸蔵能(O2ストレージ能)を有するものがある。この酸素吸蔵能を有する触媒は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比(ストイキ)よりも大きくなると、即ちリーンになると排気ガス中に存在する過剰酸素を吸蔵し、排気ガスの空燃比がストイキよりも小さくなると、即ちリッチになると吸蔵した酸素を放出する。例えばガソリンエンジンでは触媒に流入する排気ガスがストイキ近傍となるよう空燃比制御が行われるが、酸素吸蔵能を有する三元触媒を使用すると、運転条件により実際の空燃比がストイキから多少ズレてしまっても、三元触媒の酸素吸蔵・放出作用により、かかる空燃比ズレを吸収することができる。 For example, in an internal combustion engine for automobiles, a catalyst for purifying exhaust gas is installed in the exhaust system. Some of these catalysts have an oxygen storage capacity (O 2 storage capacity). When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), that is, when the engine becomes lean, the catalyst having oxygen storage capacity occludes excess oxygen present in the exhaust gas. When the fuel ratio becomes smaller than stoichiometric, that is, when it becomes rich, the stored oxygen is released. For example, in a gasoline engine, air-fuel ratio control is performed so that the exhaust gas flowing into the catalyst is in the vicinity of stoichiometry. However, such an air-fuel ratio shift can be absorbed by the oxygen storage / release action of the three-way catalyst.
一方、触媒が劣化すると触媒の浄化率が低下する。触媒の劣化度と酸素吸蔵能の低下度との間には相関関係がある。よって、酸素吸蔵能の低下を検出することで触媒の劣化ないし異常を検出することができる。一般的には、空燃比をリッチ及びリーンに交互に切り替えるアクティブ空燃比制御を行い、触媒の酸素吸蔵容量を計測し、触媒の劣化を診断する方法(所謂Cmax法)が採用される。 On the other hand, when the catalyst deteriorates, the purification rate of the catalyst decreases. There is a correlation between the deterioration degree of the catalyst and the reduction degree of the oxygen storage capacity. Therefore, it is possible to detect deterioration or abnormality of the catalyst by detecting a decrease in oxygen storage capacity. In general, a method (so-called Cmax method) that performs active air-fuel ratio control that alternately switches the air-fuel ratio between rich and lean, measures the oxygen storage capacity of the catalyst, and diagnoses deterioration of the catalyst is employed.
ところで、使用地域等によっては燃料中に硫黄(S)が比較的高濃度で含まれていることがある。このような高硫黄燃料が給油された場合、排気ガス中の硫黄成分の影響により、触媒が硫黄被毒(S被毒)することがある。S被毒が発生すると、触媒の酸素吸放出作用が妨げられて触媒の見掛け上の酸素吸蔵容量が低下する。しかしながら、硫黄濃度の低い燃料が再度給油されたり、高温且つリッチな雰囲気に触媒が曝されたりすると、被毒状態は解消する。 By the way, depending on a use area etc., sulfur (S) may be contained in fuel by comparatively high concentration. When such a high sulfur fuel is supplied, the catalyst may be sulfur poisoned (S poison) due to the influence of the sulfur component in the exhaust gas. When S poisoning occurs, the oxygen storage / release action of the catalyst is hindered, and the apparent oxygen storage capacity of the catalyst decreases. However, when the fuel with a low sulfur concentration is refueled or the catalyst is exposed to a high temperature and rich atmosphere, the poisoning state is eliminated.
S被毒による触媒の性能低下は一時的且つ回復可能なものである。よって触媒の異常診断においては、かかるS被毒による一時的異常を、本来診断すべき回復不能な恒久的異常(熱劣化)と誤って診断しないようにする必要がある。 The catalyst performance degradation due to S poisoning is temporary and recoverable. Therefore, in the abnormality diagnosis of the catalyst, it is necessary not to mistakenly diagnose the temporary abnormality due to the S poisoning as an unrecoverable permanent abnormality (thermal deterioration) that should be diagnosed.
例えば特許文献1に記載の装置では、空燃比をリッチ状態とリーン状態との間で変化させる空燃比制御(アクティブ制御)を行い、排気通路における空燃比又は酸素濃度の変化に基づいて触媒の酸素吸蔵能力を算出する。そして算出された酸素吸蔵能力に基づいて、酸素吸蔵能力が一時的に低下する現象が生じているか否かを判定している。 For example, in the apparatus described in Patent Document 1, air-fuel ratio control (active control) is performed in which the air-fuel ratio is changed between a rich state and a lean state, and the oxygen of the catalyst is determined based on changes in the air-fuel ratio or oxygen concentration in the exhaust passage. Calculate the storage capacity. Then, based on the calculated oxygen storage capacity, it is determined whether or not a phenomenon in which the oxygen storage capacity temporarily decreases occurs.
上記誤診断を防止するためには、燃料性状、特に燃料の硫黄濃度を推定ないし判定するのが好適である。かかる推定ないし判定を行えば、燃料が高硫黄濃度であると判定したときに必要な措置を執ることができ、誤診断を未然に防止できるからである。 In order to prevent the above-mentioned misdiagnosis, it is preferable to estimate or determine the fuel properties, particularly the sulfur concentration of the fuel. This is because if such estimation or determination is performed, necessary measures can be taken when it is determined that the fuel has a high sulfur concentration, and erroneous diagnosis can be prevented.
そこで本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、燃料の硫黄濃度を好適に推定することができる燃料性状判定装置、及びこれを備えた触媒異常診断装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a fuel property determination device that can suitably estimate the sulfur concentration of fuel, and a catalyst abnormality diagnosis device including the same. It is in.
本発明の第1の態様によれば、
内燃機関の排気通路の上流側および下流側にそれぞれ設けられた上流触媒および下流触媒と、
これら上流触媒および下流触媒の温度をそれぞれ検出するための上流温度センサおよび下流温度センサと、
前記上流温度センサによって検出された前記上流触媒の検出温度に基づき前記下流触媒の温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段によって推定された前記下流触媒の推定温度と、前記下流温度センサによって検出された前記下流触媒の検出温度とに基づき、使用燃料の硫黄濃度を推定する硫黄濃度推定手段と、
を備えたことを特徴とする燃料性状判定装置が提供される。
According to a first aspect of the invention,
An upstream catalyst and a downstream catalyst respectively provided on the upstream side and the downstream side of the exhaust passage of the internal combustion engine;
An upstream temperature sensor and a downstream temperature sensor for detecting the temperatures of the upstream catalyst and the downstream catalyst, respectively;
Temperature estimation means for estimating the temperature of the downstream catalyst based on the detected temperature of the upstream catalyst detected by the upstream temperature sensor;
A sulfur concentration estimating means for estimating the sulfur concentration of the fuel used based on the estimated temperature of the downstream catalyst estimated by the temperature estimating means and the detected temperature of the downstream catalyst detected by the downstream temperature sensor;
There is provided a fuel property determination device characterized by comprising:
好ましくは、前記硫黄濃度推定手段は、所定時期における前記下流触媒の推定温度と検出温度との差、または所定期間内における前記差の積算値に基づき、使用燃料の硫黄濃度を推定する。 Preferably, the sulfur concentration estimating means estimates the sulfur concentration of the fuel used based on a difference between the estimated temperature and the detected temperature of the downstream catalyst at a predetermined time or an integrated value of the difference within a predetermined period.
好ましくは、前記硫黄濃度推定手段は、前記差またはその積算値が所定値以上のとき、使用燃料の硫黄濃度が所定値以上であると推定する。 Preferably, the sulfur concentration estimation means estimates that the sulfur concentration of the fuel used is equal to or greater than a predetermined value when the difference or the integrated value thereof is equal to or greater than a predetermined value.
好ましくは、前記硫黄濃度推定手段は、前記上流触媒の検出温度の前記所定時期における値または前記所定期間内における平均値もしくは積算値に応じて前記所定値を可変設定する。 Preferably, the sulfur concentration estimating means variably sets the predetermined value in accordance with a value at the predetermined time of the detected temperature of the upstream catalyst, or an average value or an integrated value within the predetermined period.
好ましくは、前記硫黄濃度推定手段は、前記上流触媒の検出温度の前記所定時期における値または前記所定期間内における平均値もしくは積算値が高いほど、前記所定値を大きな値に設定する。 Preferably, the sulfur concentration estimating means sets the predetermined value to a larger value as the value of the detected temperature of the upstream catalyst at the predetermined time, or the average value or integrated value within the predetermined period is higher.
本発明の第2の態様によれば、
前記第1の態様の燃料性状判定装置を備えると共に、前記上流触媒が正常か異常かを診断する触媒異常診断装置であって、
前記上流触媒の上流側の空燃比をリーンおよびリッチに交互に制御するアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記空燃比のリーン制御中およびリッチ制御中に前記上流触媒が吸放出する酸素量を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された複数の酸素量に基づき前記上流触媒が正常か異常かを判定する判定手段と、
前記硫黄濃度推定手段により前記使用燃料の硫黄濃度が所定値以上であると推定されたとき、前記上流触媒に対する硫黄影響を低減するための制御変更を実行する制御変更手段と、
を備えたことを特徴とする触媒異常診断装置が提供される。
According to a second aspect of the invention,
A catalyst abnormality diagnosis device comprising the fuel property determination device of the first aspect and diagnosing whether the upstream catalyst is normal or abnormal,
Active air-fuel ratio control means for performing active air-fuel ratio control for alternately controlling the air-fuel ratio on the upstream side of the upstream catalyst in a lean and rich manner;
Measuring means for measuring the amount of oxygen absorbed and released by the upstream catalyst during lean control and rich control of the air-fuel ratio;
Determining means for determining whether the upstream catalyst is normal or abnormal based on a plurality of oxygen amounts measured by the measuring means;
Control change means for executing a control change for reducing the influence of sulfur on the upstream catalyst when the sulfur concentration of the used fuel is estimated to be a predetermined value or more by the sulfur concentration estimation means;
There is provided a catalyst abnormality diagnosis device characterized by comprising:
好ましくは、前記アクティブ空燃比制御のうち、その開始から所定回数分のリーン制御またはリッチ制御が無効回であり、当該無効回については、前記計測手段が計測を行わず、または計測を行っても当該計測値を前記判定手段が判定の基礎とせず、
前記制御変更は、前記使用燃料の硫黄濃度が所定値未満の場合に比べ、前記無効回の数を増加させること、前記無効回における前記リッチ制御の振幅を増加させること、および前記無効回における前記リッチ制御から前記リーン制御への切り替えタイミングを遅らせることの少なくとも一つからなる。
Preferably, in the active air-fuel ratio control, the lean control or the rich control for a predetermined number of times from the start thereof is invalid times, and the invalidating times may not be measured or measured by the measuring unit. The determination means is not used as a basis for determination by the determination means,
The control change includes increasing the number of invalid times, increasing the amplitude of the rich control in the invalid times, and the invalid time in comparison with a case where the sulfur concentration of the fuel used is less than a predetermined value. It comprises at least one of delaying the switching timing from the rich control to the lean control.
本発明の第3の態様によれば、
前記第1の態様の燃料性状判定装置を備えると共に、前記上流触媒が正常か異常かを診断する触媒異常診断装置であって、
前記上流触媒の上流側の空燃比をリーンおよびリッチに交互に制御するアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記空燃比のリーン制御中およびリッチ制御中に前記上流触媒が吸放出する酸素量を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された複数の酸素量に基づき前記上流触媒が正常か異常かを判定する判定手段と、
前記硫黄濃度推定手段により前記使用燃料の硫黄濃度が所定値以上であると推定されたとき、少なくとも前記計測手段による計測の前に、前記上流触媒の温度を上昇させるための昇温制御を実行する昇温制御手段と、
を備えたことを特徴とする触媒異常診断装置が提供される。
According to a third aspect of the invention,
A catalyst abnormality diagnosis device comprising the fuel property determination device of the first aspect and diagnosing whether the upstream catalyst is normal or abnormal,
Active air-fuel ratio control means for performing active air-fuel ratio control for alternately controlling the air-fuel ratio on the upstream side of the upstream catalyst in a lean and rich manner;
Measuring means for measuring the amount of oxygen absorbed and released by the upstream catalyst during lean control and rich control of the air-fuel ratio;
Determining means for determining whether the upstream catalyst is normal or abnormal based on a plurality of oxygen amounts measured by the measuring means;
When the sulfur concentration estimation unit estimates that the sulfur concentration of the fuel used is equal to or higher than a predetermined value, temperature increase control is performed to increase the temperature of the upstream catalyst at least before measurement by the measurement unit. Temperature rise control means,
There is provided a catalyst abnormality diagnosis device characterized by comprising:
好ましくは、前記昇温制御が、前記内燃機関の点火時期を遅角する遅角制御、および前記内燃機関の各気筒の空燃比を強制的にばらつかせるインバランス制御の少なくとも一つからなる。 Preferably, the temperature increase control includes at least one of retard control for retarding the ignition timing of the internal combustion engine and imbalance control for forcibly varying the air-fuel ratio of each cylinder of the internal combustion engine.
本発明の第4の態様によれば、
前記第1の態様の燃料性状判定装置を備えると共に、前記上流触媒が正常か異常かを診断する触媒異常診断装置であって、
前記硫黄濃度推定手段により前記使用燃料の硫黄濃度が所定値以上であると推定されたとき、診断を禁止することを特徴とする触媒異常診断装置が提供される。
According to a fourth aspect of the invention,
A catalyst abnormality diagnosis device comprising the fuel property determination device of the first aspect and diagnosing whether the upstream catalyst is normal or abnormal,
When the sulfur concentration estimating means estimates that the sulfur concentration of the fuel used is equal to or higher than a predetermined value, a diagnosis of a catalyst abnormality is provided, which prohibits diagnosis.
本発明によれば、燃料の硫黄濃度を好適に推定することができる燃料性状判定装置、及びこれを備えた触媒異常診断装置を提供することができるという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel property determination device that can suitably estimate the sulfur concentration of fuel, and a catalyst abnormality diagnosis device that includes the fuel property determination device.
以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づき説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態の構成を示す概略図である。図示されるように、内燃機関たるエンジン1は、シリンダブロック2に形成された燃焼室3の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室3内でピストン4を往復移動させることにより動力を発生する。本実施形態のエンジン1は自動車用多気筒エンジン(1気筒のみ図示)であり、火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the present embodiment. As shown in the figure, an engine 1 that is an internal combustion engine burns a mixture of fuel and air in a combustion chamber 3 formed in a cylinder block 2 and reciprocates a piston 4 in the combustion chamber 3 to drive power. Is generated. The engine 1 of the present embodiment is a multi-cylinder engine for automobiles (only one cylinder is shown), and is a spark ignition type internal combustion engine, more specifically, a gasoline engine.
エンジン1のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Viと、排気ポートを開閉する排気弁Veとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁Viおよび各排気弁Veは図示しないカムシャフトによって開閉させられる。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室3内の混合気に点火するための点火プラグ7が気筒ごとに取り付けられている。 The cylinder head of the engine 1 is provided with an intake valve Vi that opens and closes an intake port and an exhaust valve Ve that opens and closes an exhaust port for each cylinder. Each intake valve Vi and each exhaust valve Ve are opened and closed by a camshaft (not shown). A spark plug 7 for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 3 is attached to the top of the cylinder head for each cylinder.
各気筒の吸気ポートは吸気マニホールドを介して吸気集合室であるサージタンク8に接続されている。サージタンク8の上流側には吸気集合通路をなす吸気管13が接続されており、吸気管13の上流端にはエアクリーナ9が設けられている。そして吸気管13には、上流側から順に、エンジンに流入する空気量すなわち吸入空気量を検出するためのエアフローメータ5と、電子制御式スロットルバルブ10とが設けられている。なお吸気ポート、吸気マニホールド、サージタンク8及び吸気管13により吸気通路が形成される。
The intake port of each cylinder is connected to a surge tank 8 serving as an intake manifold through an intake manifold. An
吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクタすなわち燃料噴射弁12が気筒ごとに配設される。インジェクタ12から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁Viの開弁時に燃焼室3に吸入され、ピストン4で圧縮され、点火プラグ7で点火燃焼させられる。 An injector for injecting fuel into an intake passage, particularly an intake port, that is, a fuel injection valve 12 is provided for each cylinder. The fuel injected from the injector 12 is mixed with intake air to form an air-fuel mixture. The air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 3 when the intake valve Vi is opened, compressed by the piston 4, and ignited and burned by the spark plug 7. It is done.
一方、各気筒の排気ポートは、排気マニホールドを介して排気集合通路をなす排気管6に接続されている。これら排気ポート、排気マニホールド及び排気管6により排気通路が形成される。排気管6には、その上流側と下流側に、酸素吸蔵能を有する三元触媒からなる触媒、即ち上流触媒11及び下流触媒19が直列に設けられている。例えば、上流触媒11は排気マニホールドの直後に配置され、下流触媒19は車両の床下などに配置される。
On the other hand, the exhaust port of each cylinder is connected to an exhaust pipe 6 forming an exhaust collecting passage through an exhaust manifold. An exhaust passage is formed by the exhaust port, the exhaust manifold, and the exhaust pipe 6. The exhaust pipe 6 is provided with a catalyst composed of a three-way catalyst having oxygen storage capacity, that is, an
上流触媒11の上流側及び下流側に、それぞれ、酸素濃度に基づいて排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ、即ち触媒前センサ17及び触媒後センサ18が設けられている。図5に示すように、触媒前センサ17は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した値の信号を出力する。他方、触媒後センサ18は所謂O2センサからなり、理論空燃比を境に出力値が急変する特性(Z特性)を持つ。
On the upstream side and downstream side of the
上述の点火プラグ7、スロットルバルブ10及びインジェクタ12等は、制御手段としての電子制御ユニット(以下ECUと称す)20に電気的に接続されている。ECU20は、何れも図示されないCPU、ROM、RAM、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またECU20には、図示されるように、前述のエアフローメータ5、触媒前センサ17、触媒後センサ18のほか、エンジン1のクランク角を検出するクランク角センサ14、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ15、その他の各種センサが図示されないA/D変換器等を介して電気的に接続されている。ECU20は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ7、インジェクタ12、スロットルバルブ10等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。
The spark plug 7, the
さらにECU20には、上流触媒11及び下流触媒19の温度をそれぞれ検出するための上流温度センサ21および下流温度センサ22が図示されないA/D変換器等を介して電気的に接続されている。
Further, an
上流触媒11及び下流触媒19は、これに流入する排気ガスの空燃比A/Fが理論空燃比(ストイキ、例えばA/Fs=14.6)のときにNOx ,HCおよびCOを同時に高効率で浄化する。よってこの特性に合わせて、ECU20は、エンジンの通常運転時、上流触媒11に流入する排気ガスの空燃比がストイキに一致するよう、燃焼室3に供給される混合気の空燃比(具体的にはインジェクタ12からの燃料噴射量)を触媒前センサ17および触媒後センサ18の出力に基づきフィードバック制御する。
When the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the
ここで、異常診断の対象となる上流触媒11についてより詳細に説明する。なお下流触媒19も上流触媒11と同様に構成されている。図2に示すように、触媒11においては、図示しない担体基材の表面上にコート材31が被覆され、このコート材31に微粒子状の触媒成分32が多数分散配置された状態で担持され、触媒11内部で露出されている。触媒成分32は主にPt,Pd等の貴金属からなり、NOx ,HCおよびCOといった排ガス成分を反応させる際の活性点となる。他方、コート材31は、排気ガスと触媒成分32との界面における反応を促進させる助触媒の役割を担うと共に、雰囲気ガスの空燃比に応じて酸素を吸放出可能な酸素吸蔵成分を含む。酸素吸蔵成分は例えば二酸化セリウムCeO2やジルコニアからなる。なお、「吸蔵」と同義で「吸収」または「吸着」を用いることもある。
Here, the
例えば、触媒内の雰囲気ガスが理論空燃比よりリーンであると、触媒成分32の周囲に存在する酸素吸蔵成分が雰囲気ガスから酸素を吸収し、この結果NOxが還元され、浄化される。他方、触媒内の雰囲気ガスが理論空燃比よりリッチであると、酸素吸蔵成分に吸蔵されていた酸素が放出され、この放出された酸素によりHCおよびCOが酸化され、浄化される。
For example, if the atmospheric gas in the catalyst is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen storage component present around the
この酸素吸放出作用により、通常のストイキ空燃比制御に際して実際の空燃比がストイキに対して多少ばらついたとしても、このばらつきを吸収することができる。 Due to this oxygen absorption / release action, even if the actual air-fuel ratio varies somewhat with respect to the stoichiometry during normal stoichiometric air-fuel ratio control, this variation can be absorbed.
ところで、新品状態の触媒11では前述したように多数の触媒成分32が均等に分散配置されており、排気ガスと触媒成分32との接触確率が高い状態に維持されている。しかしながら、触媒11が劣化してくると、一部の触媒成分32に消失が見られるほか、触媒成分32同士が排気熱で焼き固まって焼結状態になるものがある(図の破線参照)。こうなると排気ガスと触媒成分32との接触確率が低下し、浄化率を落としめる原因となる。そしてこのほかに、触媒成分32の周囲に存在するコート材31の量、即ち酸素吸蔵成分の量が減少し、酸素吸蔵能自体が低下する。
Incidentally, in the
このように、触媒11の劣化度と触媒11の酸素吸蔵能低下度との間には相関関係がある。そこで本実施形態では、特にエミッションへの影響が大きい上流触媒11の酸素吸蔵能を検出することにより、上流触媒11の劣化度を検出し、上流触媒11の異常を診断することとしている。ここで触媒11の酸素吸蔵能は、現状の触媒11が吸蔵し得る最大酸素量である酸素吸蔵容量(OSC;O2 Storage Capacity、単位はg)の大きさによって表される。
Thus, there is a correlation between the degree of deterioration of the
本実施形態の触媒異常診断は前述のCmax法によるものを基本とする。そして異常診断に際しては、ECU20によりアクティブ空燃比制御が実行される。すなわちECU20は、触媒11に供給される排気ガスの空燃比、具体的には燃焼室3内の混合気の空燃比を、中心空燃比であるストイキA/Fsを境にリッチ及びリーンに交互に且つアクティブに切り替える。
The catalyst abnormality diagnosis of the present embodiment is basically based on the Cmax method described above. In the abnormality diagnosis, the active air-fuel ratio control is executed by the
また、アクティブ空燃比制御および診断は、所定の前提条件が満たされているときに限って実行される。この前提条件については後述する。 The active air-fuel ratio control and diagnosis are executed only when predetermined preconditions are satisfied. This precondition will be described later.
以下、図3及び図4を用いて、上流触媒11の酸素吸蔵容量の計測方法を説明する。
Hereinafter, a method for measuring the oxygen storage capacity of the
図3(A)において、破線は目標空燃比A/Ft、実線は触媒前センサ17の出力(但し触媒前空燃比A/Ffへの換算値)を示す。また図3(B)において、実線は触媒後センサ18の出力(但しその出力電圧Vr)を示す。 3A, the broken line indicates the target air-fuel ratio A / Ft, and the solid line indicates the output of the pre-catalyst sensor 17 (however, the converted value to the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff). In FIG. 3B, the solid line indicates the output of the post-catalyst sensor 18 (however, the output voltage Vr).
図示するように、時刻t1より前では、空燃比をリーンに切り替えるリーン制御が実行され、目標空燃比A/Ftはリーン空燃比A/Fl(例えば15.1)とされ、触媒11には、目標空燃比A/Ftと等しい空燃比のリーンガスが供給されている。このとき触媒11は酸素を吸蔵し続けているが、飽和状態即ち満杯まで酸素を吸蔵した時点でそれ以上酸素を吸蔵できなくなる。この結果、リーンガスが触媒11を通り抜けて触媒11の下流側に流れ出す。こうなると触媒後センサ18の出力がリーン側に変化し、出力電圧Vrが所定のリーン判定値VL(例えば0.21V)に達した時点t1で、目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Fr(例えば14.1)に切り替えられる。これによりリッチ制御が開始され、目標空燃比A/Ftと等しい空燃比のリッチガスが供給されるようになる。
As shown in the figure, before the time t1, lean control for switching the air-fuel ratio to lean is executed, the target air-fuel ratio A / Ft is set to lean air-fuel ratio A / Fl (for example, 15.1), and the catalyst 11 A lean gas having an air-fuel ratio equal to the target air-fuel ratio A / Ft is supplied. At this time, the
リッチガスが供給されると、触媒11は吸蔵酸素を放出し続ける。やがて触媒11から吸蔵酸素が放出され尽くすとその時点で触媒11は酸素を放出できなくなり、リッチガスが触媒11を通り抜けて触媒11の下流側に流れ出す。こうなると触媒後センサ18の出力がリッチ側に変化し、出力電圧Vrが所定のリッチ判定値VR(例えば0.59V)に達した時点t2で、目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Fl(例えば15.1)に切り替えられる。これにより再びリーン制御が開始され、目標空燃比A/Ftと等しい空燃比のリーンガスが供給されるようになる。
When the rich gas is supplied, the
再び、触媒11が満杯まで酸素を吸蔵し、触媒後センサ18の出力電圧Vrがリーン判定値VLに達すると、その時点t3で、目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Frに切り替えられ、リッチ制御が開始される。
When the
こうして、触媒後センサ18の出力が反転する毎に、リーン制御とリッチ制御とが交互に繰り返し実行される。
In this way, every time the output of the
このアクティブ空燃比制御の実行中、次の方法で触媒11の酸素吸蔵容量OSCが計測される。
During execution of this active air-fuel ratio control, the oxygen storage capacity OSC of the
触媒11の有する酸素吸蔵容量が大きいほど、酸素を吸蔵或いは放出し続けることのできる時間が長くなる。つまり、触媒が劣化していない場合は触媒後センサ出力Vrの反転周期(例えばt1からt2までの時間)が長くなり、触媒の劣化が進むほどその反転周期は短くなる。
The larger the oxygen storage capacity of the
そこで、このことを利用して酸素吸蔵容量OSCが次のようにして計測される。図4に示すように、時刻t1で目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Frに切り替えられた直後、僅かに遅れて実際値としての触媒前空燃比A/Ffがリッチ空燃比A/Frに切り替わる。そして触媒前空燃比A/FfがストイキA/Fsに達した時点t11から、次に触媒後センサ出力Vrが反転する時点t2まで、次式(1)により、所定の演算周期毎の酸素吸蔵容量dOSCが逐次的に算出され、且つこの酸素吸蔵容量dOSCが時刻t11から時刻t2まで逐次的に積算される。こうして、リッチ制御時における最終積算値としての酸素吸蔵容量OSC、すなわち図4にOSCbで示す放出酸素量が計測される。 Therefore, using this fact, the oxygen storage capacity OSC is measured as follows. As shown in FIG. 4, immediately after the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the rich air-fuel ratio A / Fr at time t1, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff as an actual value is slightly delayed with the rich air-fuel ratio A / Ff. Switch to Fr. From the time t11 when the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff reaches the stoichiometric A / Fs to the time t2 when the post-catalyst sensor output Vr is next reversed, the oxygen storage capacity for each predetermined calculation cycle is obtained by the following equation (1). dOSC is sequentially calculated, and the oxygen storage capacity dOSC is sequentially accumulated from time t11 to time t2. Thus, the oxygen storage capacity OSC as the final integrated value during the rich control, that is, the amount of released oxygen indicated by OSCb in FIG. 4 is measured.
Qは燃料噴射量であり、空燃比差ΔA/Fに燃料噴射量Qを乗じるとストイキに対し不足又は過剰分の空気量を算出できる。σは空気に含まれる酸素割合(約0.23)を表す定数である。 Q is the fuel injection amount. When the air-fuel ratio difference ΔA / F is multiplied by the fuel injection amount Q, the air amount that is insufficient or excessive with respect to the stoichiometry can be calculated. σ is a constant representing the proportion of oxygen contained in air (about 0.23).
リーン制御時にも同様に酸素吸蔵容量、すなわち図4にOSCaで示す吸蔵酸素量が計測される。そしてリッチ制御とリーン制御が交互に行われる度に、放出酸素量と吸蔵酸素量が交互に計測される。 Similarly, during lean control, the oxygen storage capacity, that is, the amount of stored oxygen indicated by OSCa in FIG. 4 is measured. Each time the rich control and the lean control are alternately performed, the released oxygen amount and the stored oxygen amount are alternately measured.
ここで分かるように、「酸素吸蔵容量」とは「放出酸素量」と「吸蔵酸素量」を総称する用語である。また「放出酸素量」とはリッチ制御中に触媒11が放出する酸素量をいい、「吸蔵酸素量」とはリーン制御中に触媒11が吸蔵する酸素量をいう。
As can be seen here, “oxygen storage capacity” is a generic term for “amount of released oxygen” and “amount of stored oxygen”. The “released oxygen amount” refers to the amount of oxygen released by the
こうして複数ずつの放出酸素量と吸蔵酸素量との計測値が得られたならば、次の方法により触媒の正異常判定が行われる。 If a plurality of measured values of the released oxygen amount and the occluded oxygen amount are obtained in this way, whether the catalyst is normal or abnormal is determined by the following method.
まずECU20は、これら放出酸素量と吸蔵酸素量との計測値の平均値OSCavを算出する。そしてこの平均値OSCavを所定の異常判定値αと比較する。ECU20は、平均値OSCavが異常判定値αより大きいときには触媒11を正常と判定し、平均値OSCavが異常判定値α以下のときには触媒11を異常と判定する。なお触媒を異常と判定した場合、その事実をユーザに知らせるため、チェックランプ等の警告装置(図示せず)を起動させるのが好ましい。
First, the
次に、本実施形態における燃料性状判定、具体的には燃料の硫黄濃度の推定について説明する。ここで、予め使用が予定されている硫黄濃度が低い燃料、即ち硫黄濃度が所定値未満の燃料を低S燃料という。また硫黄濃度が高い燃料、即ち硫黄濃度が当該所定値以上の燃料を高S燃料という。 Next, the fuel property determination in this embodiment, specifically, estimation of the sulfur concentration of the fuel will be described. Here, a fuel having a low sulfur concentration scheduled to be used in advance, that is, a fuel having a sulfur concentration less than a predetermined value is referred to as a low S fuel. A fuel having a high sulfur concentration, that is, a fuel having a sulfur concentration equal to or higher than the predetermined value is referred to as a high S fuel.
一般に、触媒温度が低いほど触媒への硫黄影響は増加する。すなわち、燃料の硫黄濃度が一定であっても、触媒温度が低いほど触媒のS被毒度合いは大きくなり、また触媒の硫黄蓄積量は増加する。 In general, the lower the catalyst temperature, the greater the effect of sulfur on the catalyst. That is, even if the sulfur concentration of the fuel is constant, the lower the catalyst temperature, the greater the degree of S poisoning of the catalyst, and the amount of sulfur accumulation in the catalyst increases.
また、上流触媒11と下流触媒19を比較した場合、下流触媒19の方がより低温の排気ガスが供給されるので、より低温となる傾向がある。
Further, when the
従って、燃料の硫黄濃度が一定の場合、上流触媒11の温度と下流触媒19の温度との間には一定の相関関係がある。これを図示したのが図6である。
Therefore, when the fuel sulfur concentration is constant, there is a certain correlation between the temperature of the
図6において、菱形および実線は低S燃料使用時のデータであり、四角および破線は高S燃料使用時のデータである。まず、燃料の硫黄濃度に拘わらず、下流触媒温度T2は常に上流触媒温度T1よりも低い。そして燃料の硫黄濃度が一定の場合、すなわち低S燃料使用時と高S燃料使用時のいずれにおいても、下流触媒温度T2は上流触媒温度T1に対し比例関係にある。 In FIG. 6, diamonds and solid lines are data when low S fuel is used, and squares and broken lines are data when high S fuel is used. First, regardless of the sulfur concentration of the fuel, the downstream catalyst temperature T2 is always lower than the upstream catalyst temperature T1. When the fuel sulfur concentration is constant, that is, when the low S fuel is used and when the high S fuel is used, the downstream catalyst temperature T2 is proportional to the upstream catalyst temperature T1.
さらに、上流触媒温度T1が一定の場合、高S燃料使用時の下流触媒温度T2は低S燃料使用時の下流触媒温度T2よりも低い。この理由は、上流触媒11よりも低温な下流触媒19において、高S燃料による硫黄影響が大きくなり、S被毒度合いが大きくなり、触媒の反応熱が少なくなるからである。
Further, when the upstream catalyst temperature T1 is constant, the downstream catalyst temperature T2 when the high S fuel is used is lower than the downstream catalyst temperature T2 when the low S fuel is used. This is because in the
そこで本実施形態では、この特性を利用して燃料の硫黄濃度をECU20により推定する。すなわち、図示の如き低S燃料使用時の上流触媒温度と下流触媒温度の関係を予めマップ(関数でもよい。以下同様)の形でECU20に記憶しておく。そして、上流温度センサ21によって検出された実際の上流触媒温度(上流触媒検出温度という)T1aに対応した下流触媒温度を、当該マップから推定する。この下流触媒温度の推定値(下流触媒推定温度という)T2bは、図6の実線上の値となる。次いで下流触媒推定温度T2bと、下流温度センサ22によって検出された実際の下流触媒温度(下流触媒検出温度という)T2aとに基づき、使用燃料の硫黄濃度を推定する。
Therefore, in this embodiment, the
具体的には、所定時期ないし所定の演算時期における下流触媒推定温度T2bと下流触媒検出温度T2aの差ΔT2=|T2b−T2a|、またはその所定期間内ないし複数演算周期間内における積算値ΣΔT2が所定値以上のとき、使用燃料の硫黄濃度が所定値以上である、すなわち使用燃料が高S燃料であると推定する。他方、差ΔT2またはその積算値ΣΔT2が所定値未満のときには、使用燃料の硫黄濃度が所定値未満である、すなわち使用燃料が低S燃料であると推定する。 Specifically, the difference ΔT2 = | T2b−T2a | between the estimated downstream catalyst temperature T2b and the detected downstream catalyst temperature T2a at a predetermined time or a predetermined calculation time, or the integrated value ΣΔT2 within the predetermined period or a plurality of calculation periods When it is equal to or higher than the predetermined value, it is estimated that the sulfur concentration of the fuel used is higher than the predetermined value, that is, the fuel used is a high S fuel. On the other hand, when the difference ΔT2 or its integrated value ΣΔT2 is less than a predetermined value, it is estimated that the sulfur concentration of the fuel used is less than the predetermined value, that is, the fuel used is low S fuel.
低S燃料使用時であれば、低S燃料を前提とした下流触媒推定温度T2bと下流触媒検出温度T2aの差ΔT2が小さい筈なので、この場合には使用燃料を低S燃料と推定できる。しかしながら、高S燃料使用時であれば、低S燃料を前提とした下流触媒推定温度T2bと下流触媒検出温度T2aの差ΔT2が大きくなる。よってこの場合には使用燃料を高S燃料と推定する。 When the low S fuel is used, the difference ΔT2 between the downstream catalyst estimated temperature T2b and the downstream catalyst detection temperature T2a on the premise of the low S fuel should be small, and in this case, the used fuel can be estimated as the low S fuel. However, when high S fuel is used, the difference ΔT2 between the downstream catalyst estimated temperature T2b and the downstream catalyst detection temperature T2a on the premise of low S fuel increases. Therefore, in this case, the fuel used is estimated to be high S fuel.
この推定方法には次の利点がある。まず、使用燃料の硫黄濃度を硫黄濃度センサにより検出する場合に比べ、二つの温度センサ21,22が比較的安価なため、装置構成を比較的低廉に抑えられるという利点がある。
This estimation method has the following advantages. First, compared with the case where the sulfur concentration of the fuel used is detected by the sulfur concentration sensor, the two
次に、上流触媒11および下流触媒19の一方のみの検出温度低下量に基づき燃料の硫黄濃度を推定することが考えられるが、これだと、触媒劣化に起因する温度低下なのか、あるいは硫黄影響に起因する温度低下なのかを区別することができない。しかし、本実施形態の推定方法によれば、上流触媒11および下流触媒19の両方の検出温度ないし情報を利用する。特に上流触媒検出温度T1に基づき推定された下流触媒推定温度T2bと下流触媒検出温度T2aとの差ΔT2を利用する。よって、触媒劣化原因を排除し、硫黄影響原因のみに基づいて硫黄濃度を推定できる。従って好適でしかも高精度な方法により燃料の硫黄濃度を推定することが可能である。
Next, it is conceivable to estimate the sulfur concentration of the fuel based on the detected temperature decrease amount of only one of the
ここで好ましくは、ECU20は、差ΔT2または積算値ΣΔT2の比較対象である所定値を、所定時期の上流触媒検出温度T1または所定期間内の上流触媒検出温度T1の平均値もしくは積算値に応じて可変設定する。具体的には、所定時期の上流触媒検出温度T1または所定期間内の上流触媒検出温度T1の平均値もしくは積算値が高いほど、所定値を大きな値に設定する。この設定は予め定めたマップを利用して行うことができる。
Here, preferably, the
図6から理解されるように、下流触媒推定温度T2bと下流触媒検出温度T2aとの差ΔT2は、高S燃料使用時においては、上流触媒温度T1が高くなるほど大きくなる傾向がある。よってこの傾向に合わせて、所定時期の上流触媒検出温度T1または所定期間内の上流触媒検出温度T1の平均値もしくは積算値が高いほど、所定値を大きくすることにより、図6の特性をより反映し、推定精度を一層向上することが可能となる。 As understood from FIG. 6, the difference ΔT2 between the estimated downstream catalyst temperature T2b and the detected downstream catalyst temperature T2a tends to increase as the upstream catalyst temperature T1 increases when the high S fuel is used. Therefore, in accordance with this tendency, as the average value or integrated value of the upstream catalyst detection temperature T1 at a predetermined time or the upstream catalyst detection temperature T1 within a predetermined period is higher, the predetermined value is increased to reflect the characteristics of FIG. Thus, the estimation accuracy can be further improved.
なお、ここでの例では硫黄濃度を高低の二段階で推定したが、差ΔT2またはその積算値ΣΔT2に応じて硫黄濃度を無段階で推定してもよい。また差ΔT2に代わって、下流触媒推定温度T2bと下流触媒検出温度T2aの比R=T2b/T2aを用いてもよい。この場合比Rが大きいほど高い硫黄濃度を推定することになる。 In this example, the sulfur concentration is estimated in two steps of high and low, but the sulfur concentration may be estimated in a stepless manner according to the difference ΔT2 or the integrated value ΣΔT2. Instead of the difference ΔT2, the ratio R = T2b / T2a between the estimated downstream catalyst temperature T2b and the detected downstream catalyst temperature T2a may be used. In this case, the higher the ratio R, the higher the sulfur concentration is estimated.
ところで、使用燃料が高S燃料であることを推定した場合、硫黄影響を考慮して触媒の異常診断を実施するのが好ましい。そこで以下にはそのような異常診断の好適例を示す。 By the way, when it is estimated that the fuel to be used is a high S fuel, it is preferable to perform abnormality diagnosis of the catalyst in consideration of the influence of sulfur. Therefore, a suitable example of such an abnormality diagnosis will be shown below.
まず図7には、異常診断処理の前提として行われる燃料性状判定処理のルーチンを示す。このルーチンはECU20により所定の演算周期(例えば16msec)毎に繰り返し実行される。
First, FIG. 7 shows a routine of the fuel property determination process performed as a premise of the abnormality diagnosis process. This routine is repeatedly executed by the
まずステップS101において、イグニッションスイッチ(IG)がオフからオンになったか否か、すなわち今回がIGオンのタイミングであるか否かが判断される。
IGオンのタイミングである場合、ステップS102で高S燃料フラグ(詳しくは後述)がオンされ、ステップS103に進む。他方、IGオンのタイミングでない場合、ステップS102をスキップしてステップS103に進む。すなわち、IGオンのタイミングとなる初回だけ、高S燃料フラグがオンされる。
First, in step S101, it is determined whether or not the ignition switch (IG) has been turned on from off, that is, whether or not this time is the IG on timing.
If it is IG on timing, a high S fuel flag (described in detail later) is turned on in step S102, and the process proceeds to step S103. On the other hand, if it is not IG ON timing, step S102 is skipped and the process proceeds to step S103. That is, the high S fuel flag is turned on only for the first time when the IG is turned on.
ステップS103では、燃料性状判定処理をするのに適した前提条件が成立しているか否かが判断される。例えば、(1)エンジンが暖機状態にあり、(2)上流触媒11および下流触媒19が暖機状態にあり、(3)フューエルカットが実行中でなく、(4)フューエルカットからの復帰後所定時間(例えば5秒)以上経過している場合には、前提条件が成立する。条件(1)の成否は図示しない水温センサの検出値に基づき判断され、例えば当該検出値が75℃以上だと条件成立となる。条件(2)の成否は上流触媒検出温度T1aと下流触媒検出温度T2aに基づき判断される。なお前提条件についてはこれ以外の例も可能である。
In step S103, it is determined whether a precondition suitable for performing the fuel property determination process is satisfied. For example, (1) the engine is in a warm-up state, (2) the
前提条件が成立していない場合には処理が終了され、他方、前提条件が成立している場合にはステップS104に進む。 If the precondition is not satisfied, the process is terminated. On the other hand, if the precondition is satisfied, the process proceeds to step S104.
ステップS104では、今回の下流触媒推定温度T2bと下流触媒検出温度T2aの差ΔT2が算出されると共に、この差ΔT2が積算される。 In step S104, the difference ΔT2 between the current estimated downstream catalyst temperature T2b and the detected downstream catalyst temperature T2a is calculated, and the difference ΔT2 is integrated.
次いでステップS105では、積算回数が所定値N以上であるか否か、すなわち積算回数が所定値Nに達したか否かが判断される。所定値Nは比較的大きな正の値である。積算回数が所定値Nに達していない場合には処理が終了され、他方、積算回数が所定値Nに達した場合にはステップS106に進む。 Next, in step S105, it is determined whether or not the number of integrations is equal to or greater than a predetermined value N, that is, whether or not the number of integrations has reached a predetermined value N. The predetermined value N is a relatively large positive value. If the integration count has not reached the predetermined value N, the process is terminated. On the other hand, if the integration count has reached the predetermined value N, the process proceeds to step S106.
ステップS106では、差ΔT2の積算値ΣΔT2が所定値すなわち所定の高S判定値βと比較される。 In step S106, the integrated value ΣΔT2 of the difference ΔT2 is compared with a predetermined value, that is, a predetermined high S determination value β.
積算値ΣΔT2が高S判定値βより小さい場合、ステップS107に進んで高S燃料フラグがオフされると共に、積算値ΣΔT2がクリアされ、処理が終了される。 If the integrated value ΣΔT2 is smaller than the high S determination value β, the process proceeds to step S107, the high S fuel flag is turned off, the integrated value ΣΔT2 is cleared, and the process is terminated.
他方、積算値ΣΔT2が高S判定値β以上の場合、ステップS108に進んで高S燃料フラグがオンされると共に、積算値ΣΔT2がクリアされ、処理が終了される。 On the other hand, if the integrated value ΣΔT2 is greater than or equal to the high S determination value β, the process proceeds to step S108, the high S fuel flag is turned on, the integrated value ΣΔT2 is cleared, and the process ends.
これから分かるように、高S燃料フラグは、使用燃料が高S燃料であると推定されたときにオンされ、使用燃料が高S燃料でない(低S燃料である)と推定されたときにオフされるフラグである。ステップS102においては、便宜上、IGオンのタイミングで高S燃料フラグをオンしている。この理由は、使用燃料が高S燃料か低S燃料か不明な状態のとき、低S燃料を前提として異常診断が通常通り実行されてしまうのを防止するためである。 As can be seen, the high S fuel flag is turned on when it is estimated that the fuel used is high S fuel, and is turned off when it is estimated that the fuel used is not high S fuel (low S fuel). Flag. In step S102, for the sake of convenience, the high S fuel flag is turned on when the IG is turned on. The reason for this is to prevent the abnormality diagnosis from being normally executed on the premise of the low S fuel when it is unknown whether the used fuel is the high S fuel or the low S fuel.
次に、図8を参照しつつ、触媒異常診断処理の第1実施例を説明する。図示するルーチンはECU20により所定の演算周期(例えば16msec)毎に繰り返し実行される。
Next, a first embodiment of the catalyst abnormality diagnosis process will be described with reference to FIG. The illustrated routine is repeatedly executed by the
まずステップS201では、触媒異常診断処理をするのに適した前提条件が成立しているか否かが判断される。例えば、(1)エンジンが暖機状態にあり、(2)上流触媒11および下流触媒19が暖機状態にあり、(3)触媒前センサ17および触媒後センサ18が活性状態にあり、(4)エンジンが定常運転状態にあり、(5)高S燃料フラグがオフの場合には、前提条件が成立する。条件(3)の成否は、触媒前センサ17および触媒後センサ18の素子インピーダンスに基づく素子温度の検出値に基づき判断される。条件(4)の成否は、例えば吸入空気量Ga及びエンジン回転速度Neの所定期間内における変動幅が所定範囲内に収まっているか否かによって判断される。なお吸入空気量Gaはエアフローメータ5により検出され、エンジン回転速度Neはクランク角センサ14の出力から計算される。条件(5)は、図7の燃料性状判定処理の結果に基づく。なお前提条件についてはこれ以外の例も可能である。
First, in step S201, it is determined whether or not a precondition suitable for performing the catalyst abnormality diagnosis process is satisfied. For example, (1) the engine is in a warm-up state, (2) the
前提条件が成立していない場合には処理が終了され、他方、前提条件が成立している場合にはステップS202に進む。 If the precondition is not satisfied, the process is terminated. If the precondition is satisfied, the process proceeds to step S202.
ステップS202では、アクティブ空燃比制御が実行されると共に、酸素吸蔵容量OSCの値が計測される。すなわちリッチ制御とリーン制御が交互に複数回ずつ行われ、リッチ制御時には放出酸素量の値が、リーン制御時には吸蔵酸素量の値が計測される。 In step S202, active air-fuel ratio control is executed and the value of the oxygen storage capacity OSC is measured. That is, rich control and lean control are alternately performed a plurality of times, and the value of the released oxygen amount is measured during the rich control, and the value of the stored oxygen amount is measured during the lean control.
ステップS203では、酸素吸蔵容量OSCの計測が完了したか否かが判断される。すなわち本実施形態では複数である所定数の酸素吸蔵容量OSCの値を計測するようにしており、この所定数の酸素吸蔵容量OSCの値を計測し終えたならば計測が完了する。 In step S203, it is determined whether or not the measurement of the oxygen storage capacity OSC is completed. That is, in this embodiment, a plurality of values of the predetermined number of oxygen storage capacities OSC are measured, and the measurement is completed when the values of the predetermined number of oxygen storage capacities OSC have been measured.
ステップS204では、所定数の酸素吸蔵容量計測値の平均値OSCavが算出され、この平均値OSCavが所定の異常判定値αと比較される。 In step S204, an average value OSCav of a predetermined number of oxygen storage capacity measurement values is calculated, and this average value OSCav is compared with a predetermined abnormality determination value α.
平均値OSCavが異常判定値αより大きい場合には、ステップS205に進んで上流触媒11が正常と判定され、処理が終了される。
When the average value OSCav is larger than the abnormality determination value α, the process proceeds to step S205, where the
他方、平均値OSCavが異常判定値α以下の場合には、ステップS206に進んで上流触媒11が異常と判定され、処理が終了される。
On the other hand, if the average value OSCav is less than or equal to the abnormality determination value α, the process proceeds to step S206, where it is determined that the
ところでこの第1実施例においては、ステップS201の前提条件に(5)高S燃料フラグがオフであるという条件が含まれている。つまり、使用燃料が低S燃料と推定された場合のみステップS202以降の実質的な診断処理が実行され、使用燃料が高S燃料と推定された場合には、直ちに処理が終了され、ステップS202以降の実質的な診断処理は実行されない。 By the way, in the first embodiment, the precondition of step S201 includes (5) the condition that the high S fuel flag is off. That is, only when it is estimated that the used fuel is low S fuel, the substantial diagnostic processing after step S202 is executed. When the used fuel is estimated to be high S fuel, the processing is immediately terminated, and after step S202. The substantial diagnosis process is not executed.
言い換えれば、使用燃料が高S燃料と推定された場合、診断が禁止される。従って高S燃料使用時に誤った診断結果が得られるのを防止し、誤診断を未然に且つ確実に防止することができる。特に、本来異常でない触媒を誤って異常と診断してしまうことを防止できる。なお、低S燃料使用時には通常通り診断を行うことができるので、診断頻度確保との両立も図れる。 In other words, if the fuel used is estimated to be high S fuel, diagnosis is prohibited. Accordingly, it is possible to prevent an erroneous diagnosis result from being obtained when the high S fuel is used, and to prevent erroneous diagnosis in advance. In particular, it is possible to prevent a catalyst that is not normally abnormal from being erroneously diagnosed as abnormal. In addition, since the diagnosis can be performed as usual when the low S fuel is used, both the diagnosis frequency can be ensured.
次に、図9を参照しつつ、触媒異常診断処理の第2実施例を説明する。図示するルーチンもECU20により所定の演算周期(例えば16msec)毎に繰り返し実行される。
Next, a second embodiment of the catalyst abnormality diagnosis process will be described with reference to FIG. The illustrated routine is also repeatedly executed by the
この第2実施例の主な特徴は、使用燃料を高S燃料と推定した場合、上流触媒11に対する硫黄影響を低減するための制御変更を実行する点にある。
The main feature of the second embodiment is that a control change for reducing the influence of sulfur on the
まずステップS301では、前記ステップS201と同様、触媒異常診断処理をするのに適した前提条件が成立しているか否かが判断される。但しここでの前提条件は、前記ステップS201の前提条件と異なり、前記ステップS201の前提条件から(5)高S燃料フラグがオフという条件を除いたものとなっている。 First, in step S301, as in step S201, it is determined whether a precondition suitable for performing the catalyst abnormality diagnosis process is satisfied. However, the preconditions here are different from the preconditions in step S201, except for the precondition in step S201 excluding the condition that (5) the high S fuel flag is off.
前提条件が成立していない場合には処理が終了され、他方、前提条件が成立している場合にはステップS302に進む。 If the precondition is not satisfied, the process is terminated. If the precondition is satisfied, the process proceeds to step S302.
ステップS302では、高S燃料フラグがオンか否かが判断される。オンであればステップS303に進んで制御変更が実行され、その後ステップS304に進む。他方、オフであれば、ステップS303をスキップしてステップS304に進む。 In step S302, it is determined whether the high S fuel flag is on. If it is on, the process proceeds to step S303 to execute the control change, and then proceeds to step S304. On the other hand, if it is off, step S303 is skipped and the process proceeds to step S304.
ステップS304〜S308は前記ステップS202〜S206と同様である。 Steps S304 to S308 are the same as steps S202 to S206.
ここで、制御変更に関する幾つかの例を示す。まず図10を用いて第1例を説明する。 Here, some examples regarding the control change are shown. First, a first example will be described with reference to FIG.
図10には、図4に示した如き、アクティブ空燃比制御実行時の目標空燃比A/Ft、触媒前センサ出力(但し触媒前空燃比A/Ffへの換算値)、および酸素吸蔵容量計測値OSCi(i=1,2,3,・・・)を示す。時刻t1がアクティブ空燃比制御の開始時である。 FIG. 10 shows the target air-fuel ratio A / Ft, the pre-catalyst sensor output (however, converted to the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff), and the oxygen storage capacity measurement as shown in FIG. The value OSCi (i = 1, 2, 3,...) Is indicated. Time t1 is the start of active air-fuel ratio control.
本実施形態では、アクティブ空燃比制御のうち、その開始から所定回数分のリーン制御またはリッチ制御は無効回(所謂捨て山)とされている。そして当該無効回については、酸素吸蔵容量の計測が行われず、または計測が行われたとしても当該計測値が触媒正異常判定の基礎に用いられない。つまり無効回においては、実質的にアクティブ空燃比制御が実行されているだけである。 In the present embodiment, the lean control or rich control for a predetermined number of times from the start of the active air-fuel ratio control is invalid (so-called abandonment). For the invalid times, the oxygen storage capacity is not measured, or the measured value is not used as a basis for determining whether the catalyst is normal or abnormal. In other words, in the invalid time, the active air-fuel ratio control is only substantially executed.
図示例において、OSC1に対応する1回目はリーン制御が実行され、OSC2に対応する2回目はリッチ制御が実行されている(以下同様)。本実施形態において、例えば最初から2回分のリーン制御およびリッチ制御(つまり2回目のリッチ制御まで)が無効回である。図示例ではこれら無効回の酸素吸蔵容量OSC1,OSC2が計測されているが、これらは計測しなくてもよい。OSC3に対応する3回目のリーン制御から酸素吸蔵容量の計測が開始される。この計測は、例えば10回目のリッチ制御でOSC10が計測し終わった時点で終了される(同時にアクティブ空燃比制御も終了)。無効回分を除いた残余の8個の酸素吸蔵容量計測値OSC3〜OSC10(OSC8まで図示)に基づいて酸素吸蔵容量平均値OSCavが算出される。この例では合計で10回のリーン制御およびリッチ制御が実行され、このうち最初の2回が無効回であり、残余の8回が有効回である。
In the illustrated example, lean control is executed for the first time corresponding to OSC1, and rich control is executed for the second time corresponding to OSC2 (the same applies hereinafter). In this embodiment, for example, lean control and rich control for two times from the beginning (that is, up to the second rich control) are invalid times. In the illustrated example, these invalid oxygen storage capacities OSC1, OSC2 are measured, but these may not be measured. The measurement of the oxygen storage capacity is started from the third lean control corresponding to OSC3. This measurement is terminated when, for example, the
このように無効回の基準値は2であり、これを基準無効回という。かかる無効回を設ける理由は、アクティブ空燃比制御開始前のエンジン運転状態の相違による触媒状態のばらつきを低減し、触媒状態を安定化させるためである。なお当然ながら、基準無効回の数は任意に定め得る。 Thus, the reference value of invalid times is 2, which is referred to as reference invalid times. The reason for providing such invalid times is to reduce the variation in the catalyst state due to the difference in the engine operation state before the start of the active air-fuel ratio control, and to stabilize the catalyst state. Of course, the number of reference invalid times can be arbitrarily determined.
基準無効回の数は、ベース燃料としての低S燃料を前提として設定されている。これに対し、高S燃料フラグがオン、すなわち使用燃料が高S燃料と推定されたときには、無効回の数が基準無効回の数より増加され、例えば4とされる。この増加された無効回を増加無効回という。増加無効回の数も当然ながら任意に定めることが可能である。この場合、残余の酸素吸蔵容量計測値OSC5〜OSC10に基づき酸素吸蔵容量平均値OSCavが算出されることとなる。 The number of reference invalid times is set on the premise of low S fuel as the base fuel. On the other hand, when the high S fuel flag is on, that is, when the used fuel is estimated to be high S fuel, the number of invalid times is increased from the number of reference invalid times, for example, four. This increased invalid number of times is referred to as an increased invalid number of times. Of course, the number of invalid increases can be arbitrarily determined. In this case, the oxygen storage capacity average value OSCav is calculated based on the remaining oxygen storage capacity measurement values OSC5 to OSC10.
一般に、触媒の硫黄被毒は、触媒が高温であるほど、また触媒雰囲気がリッチであるほど、解消する傾向にある。この第1例によれば、使用燃料が高S燃料と推定されたときに無効回の数を増加させるので、低S燃料使用時に比べ、計測前のリーン制御およびリッチ制御の数を増やすことができる。特にリッチ制御の数を増やすことで、無効回を実施する間に触媒の硫黄被毒を解消し、その上で計測を開始することができる。 In general, sulfur poisoning of a catalyst tends to be eliminated as the temperature of the catalyst is higher and the atmosphere of the catalyst is richer. According to the first example, since the number of invalid times is increased when the fuel used is estimated to be high S fuel, the number of lean control and rich control before measurement can be increased compared to when low S fuel is used. it can. In particular, by increasing the number of rich controls, the sulfur poisoning of the catalyst can be eliminated during the invalidation, and the measurement can be started after that.
よって結果的に触媒に対する硫黄影響を低減し、誤差の少ない計測値を得て、精度の良い診断を実行することが可能である。そして本来異常でない触媒を誤って異常と診断してしまう誤診断を未然に防止することができる。なお、低S燃料使用時には基準無効回を用いて通常通り診断を行うことができる。 Therefore, as a result, it is possible to reduce the influence of sulfur on the catalyst, obtain a measurement value with less error, and execute a highly accurate diagnosis. Further, it is possible to prevent an erroneous diagnosis in which a catalyst that is not normally abnormal is erroneously diagnosed as abnormal. When using low S fuel, diagnosis can be performed as usual using the reference invalid times.
この第1例において、無効回の増加分だけ計測回数を増加し、低S燃料使用時と同じ計測値の数を担保するようにしてもよい。例えば無効回が2だけ増加されたら、計測回数も2だけ増加し、低S燃料使用時と同じ8つの計測値を確保する。 In this first example, the number of measurements may be increased by the increment of invalid times to ensure the same number of measurement values as when using low S fuel. For example, if the number of invalid times is increased by 2, the number of times of measurement is also increased by 2, and the same eight measurement values as when using low S fuel are secured.
次に、制御変更の第2例を図11を用いて説明する。 Next, a second example of control change will be described with reference to FIG.
図11は図10と同様の図である。この第2例において、基準無効回の数は4であり、合計で10回のリーン制御およびリッチ制御が実行され、判定の基礎とされる酸素吸蔵容量計測値はOSC5〜OSC10(OSC8まで図示)の6回分である。 FIG. 11 is a view similar to FIG. In this second example, the number of reference invalid times is 4, and a total of 10 lean controls and rich controls are executed, and the oxygen storage capacity measurement values used as the basis of determination are OSC5 to OSC10 (shown up to OSC8). Of 6 times.
この第2例では、使用燃料が高S燃料と推定された場合、無効回の数を増加するのではなく、代わり無効回におけるリッチ制御の振幅を増加させる。すなわち、図11に示すように、使用燃料が高S燃料と推定された場合には、リッチ制御の振幅が、低S燃料を前提とした基準値Arから、所定値ΔArだけ増加され、Ar’とされる。Arを基準振幅といい、Ar’を増加振幅といい、ΔArを振幅増加量という。 In this second example, when the fuel used is estimated to be high S fuel, the number of invalid times is not increased, but instead the amplitude of the rich control at invalid times is increased. That is, as shown in FIG. 11, when the fuel used is estimated to be high S fuel, the amplitude of the rich control is increased by a predetermined value ΔAr from the reference value Ar assuming low S fuel, and Ar ′ It is said. Ar is referred to as a reference amplitude, Ar ′ is referred to as an increase amplitude, and ΔAr is referred to as an amplitude increase amount.
例えば、Ar=0.5、Ar’=0.8、ΔAr=0.3である。ストイキA/Fsを14.6とした場合、低S燃料を前提とした基準時のリッチ空燃比A/Frは14.1、振幅増加時のリッチ空燃比A/Fr’は13.8である。但しこれらの値は任意に定め得る。なおリーン制御については変更がない。 For example, Ar = 0.5, Ar ′ = 0.8, and ΔAr = 0.3. When the stoichiometric A / Fs is set to 14.6, the rich air-fuel ratio A / Fr at the time of reference assuming low S fuel is 14.1, and the rich air-fuel ratio A / Fr ′ when the amplitude is increased is 13.8. . However, these values can be determined arbitrarily. There is no change in lean control.
前述したように、触媒の硫黄被毒は、触媒が高温であるほど、また触媒雰囲気がリッチであるほど、解消する傾向にある。この第2例によれば、使用燃料が高S燃料と推定されたときに無効回におけるリッチ制御の振幅を増加させるので、無効回を実施する間に触媒の硫黄被毒を解消し、その上で計測を開始することができる。 As described above, the sulfur poisoning of the catalyst tends to be eliminated as the temperature of the catalyst is higher and the catalyst atmosphere is richer. According to the second example, when the use fuel is estimated to be high S fuel, the amplitude of the rich control in the invalid time is increased, so that sulfur poisoning of the catalyst is eliminated during the invalid time, Measurement can be started with.
よって結果的に触媒に対する硫黄影響を低減し、誤差の少ない計測値を得て、精度の良い診断を実行することが可能である。そして本来異常でない触媒を誤って異常と診断してしまう誤診断を未然に防止することができる。なお、低S燃料使用時には無効回においても基準振幅Arを用いて通常通り診断を行うことができる。 Therefore, as a result, it is possible to reduce the influence of sulfur on the catalyst, obtain a measurement value with less error, and execute a highly accurate diagnosis. Further, it is possible to prevent an erroneous diagnosis in which a catalyst that is not normally abnormal is erroneously diagnosed as abnormal. When using low S fuel, diagnosis can be performed as usual using the reference amplitude Ar even in invalid times.
次に、制御変更の第3例を図12を用いて説明する。 Next, a third example of control change will be described with reference to FIG.
図12も図10と同様の図である。この第3例においても、基準無効回の数は4であり、合計で10回のリーン制御およびリッチ制御が実行され、判定の基礎とされる酸素吸蔵容量計測値はOSC5〜OSC10(OSC8まで図示)の6回分である。 FIG. 12 is also similar to FIG. Also in this third example, the number of reference invalid times is 4, and a total of 10 lean controls and rich controls are executed, and the oxygen storage capacity measurement values used as the basis of the determination are OSC5 to OSC10 (shown from OSC8 to OSC8). ) 6 times.
この第3例では、使用燃料が高S燃料と推定された場合、無効回におけるリッチ制御からリーン制御への切り替えタイミングが遅らせられる。すなわち、低S燃料使用時もしくは使用燃料が低S燃料と推定された場合には、図3および図4に示したように、触媒後センサ出力Vrがリッチ判定値VRに達したタイミングで、リッチ制御からリーン制御への切り替えがなされる。しかしながら、図12に示すように、高S燃料使用時もしくは使用燃料が高S燃料と推定された場合には、触媒後センサ出力Vrがリッチ判定値VRに達したタイミングt2,t3よりも所定のディレー時間Δtdだけ遅れたタイミングt2’,t3’で、リッチ制御からリーン制御への切り替えがなされる。ディレー時間Δtdは例えば数秒である。なおリーン制御については変更がない。 In this third example, when the fuel used is estimated to be high S fuel, the switching timing from the rich control to the lean control in the invalid time is delayed. That is, when the low S fuel is used or when it is estimated that the used fuel is the low S fuel, as shown in FIGS. 3 and 4, the rich catalyst value Vr reaches the rich determination value VR as shown in FIGS. Switching from control to lean control is performed. However, as shown in FIG. 12, when the high S fuel is used or when it is estimated that the used fuel is the high S fuel, the catalyst output Vr after the catalyst reaches a predetermined value than the timings t2 and t3 when the rich determination value VR is reached. The rich control is switched to the lean control at timings t2 ′ and t3 ′ delayed by the delay time Δtd. The delay time Δtd is, for example, several seconds. There is no change in lean control.
前述したように、触媒の硫黄被毒は、触媒が高温であるほど、また触媒雰囲気がリッチであるほど、解消する傾向にある。この第3例によれば、使用燃料が高S燃料と推定されたときに無効回におけるリッチ制御からリーン制御への切り替えタイミングを遅らせる。よって無効回においてより長い時間リッチ制御を行うことができ、無効回を実施する間に触媒の硫黄被毒を解消し、その上で計測を開始することができる。 As described above, the sulfur poisoning of the catalyst tends to be eliminated as the temperature of the catalyst is higher and the catalyst atmosphere is richer. According to the third example, when the fuel used is estimated to be high S fuel, the switching timing from the rich control to the lean control in the invalid time is delayed. Therefore, rich control can be performed for a longer time in the invalid time, and sulfur poisoning of the catalyst can be eliminated during the invalid time, and measurement can be started after that.
よって結果的に触媒に対する硫黄影響を低減し、誤差の少ない計測値を得て、精度の良い診断を実行することが可能である。そして本来異常でない触媒を誤って異常と診断してしまう誤診断を未然に防止することができる。なお、低S燃料使用時には無効回における切り替えタイミングを通常とし、通常通り診断を行うことができる。 Therefore, as a result, it is possible to reduce the influence of sulfur on the catalyst, obtain a measurement value with less error, and execute a highly accurate diagnosis. Further, it is possible to prevent an erroneous diagnosis in which a catalyst that is not normally abnormal is erroneously diagnosed as abnormal. When low S fuel is used, the switching timing in the invalid time is normal, and diagnosis can be performed as usual.
図示例では、無効回におけるリッチ制御の最中に、触媒後センサ出力Vrがリッチ判定値VRに達する通常のタイミングで酸素吸蔵容量OSC2,OSC4の計測を終了させている。しかしながら、無効回における計測値は正異常判定の基礎とされないので、ディレー時間経過後のタイミングt2’ ,t3’で計測を終了させてもよい。既に述べたように、無効回における計測を行わなくてもよい。 In the illustrated example, the measurement of the oxygen storage capacities OSC2 and OSC4 is terminated at a normal timing when the post-catalyst sensor output Vr reaches the rich determination value VR during the rich control in the invalid time. However, since the measurement value at the invalid time is not used as a basis for determining the normal / abnormality, the measurement may be terminated at timings t2 'and t3' after the delay time has elapsed. As already described, it is not necessary to perform measurement at invalid times.
上記の第1例〜第3例は適宜組み合わせることも可能である。 The above first to third examples can be appropriately combined.
次に、図13を参照しつつ、触媒異常診断処理の第3実施例を説明する。図示するルーチンもECU20により所定の演算周期(例えば16msec)毎に繰り返し実行される。
Next, a third embodiment of the catalyst abnormality diagnosis process will be described with reference to FIG. The illustrated routine is also repeatedly executed by the
この第3実施例の主な特徴は、使用燃料を高S燃料と推定した場合、少なくとも酸素吸蔵容量の計測前に、上流触媒11の温度を上昇させるための昇温制御を実行する点にある。
The main feature of the third embodiment is that, when the fuel used is estimated to be high S fuel, temperature increase control for increasing the temperature of the
まずステップS401では、前記ステップS201と同様、触媒異常診断処理をするのに適した前提条件が成立しているか否かが判断される。但しここでの前提条件は、前記ステップS201の前提条件と異なり、前記ステップS201の前提条件から(5)高S燃料フラグがオフという条件を除いたものとなっている。 In step S401, as in step S201, it is determined whether a precondition suitable for performing the catalyst abnormality diagnosis process is satisfied. However, the preconditions here are different from the preconditions in step S201, except for the precondition in step S201 excluding the condition that (5) the high S fuel flag is off.
前提条件が成立していない場合には処理が終了され、他方、前提条件が成立している場合にはステップS402に進む。 If the precondition is not satisfied, the process is terminated. If the precondition is satisfied, the process proceeds to step S402.
ステップS402では高S燃料フラグがオンか否かが判断される。オンであればステップS403に進んで昇温制御が実行され、その後ステップS404において昇温制御が終了したか否かが判断される。終了していればステップS405に進み、終了していなければ処理が終了される。他方、ステップS402において高S燃料フラグがオフであれば、ステップS403,S404をスキップしてステップS405に進む。 In step S402, it is determined whether the high S fuel flag is on. If it is on, the routine proceeds to step S403, where the temperature raising control is executed, and then it is judged at step S404 whether the temperature raising control has ended. If completed, the process proceeds to step S405. If not completed, the process ends. On the other hand, if the high S fuel flag is off in step S402, steps S403 and S404 are skipped and the process proceeds to step S405.
ステップS405〜S409は前記ステップS202〜S206と同様である。 Steps S405 to S409 are the same as steps S202 to S206.
ここで、昇温制御に関する幾つかの例を示す。まず第1例は、エンジン1の点火時期を遅角する遅角制御である。この遅角制御により、エンジン1の点火時期は、低S燃料を前提とした基準点火時期から所定クランク角だけ遅角される。 Here, some examples relating to the temperature rise control will be shown. First, the first example is retard angle control that retards the ignition timing of the engine 1. By this retard control, the ignition timing of the engine 1 is retarded by a predetermined crank angle from the reference ignition timing on the premise of low S fuel.
前述したように、触媒の硫黄被毒は、触媒が高温であるほど、また触媒雰囲気がリッチであるほど、解消する傾向にある。この第1例によれば、使用燃料が高S燃料と推定されたときに点火時期が基準点火時期より遅角させられる。すると燃焼室3内の燃焼が緩慢となり、燃焼室3から排出される排気ガスにHC,COといった未燃成分がより多く含まれるようになる。この未燃成分が上流触媒11内で酸化、燃焼されるので、上流触媒11は昇温される。これにより上流触媒11の硫黄被毒を解消し、その上で計測を開始することができる。
As described above, the sulfur poisoning of the catalyst tends to be eliminated as the temperature of the catalyst is higher and the catalyst atmosphere is richer. According to this first example, the ignition timing is retarded from the reference ignition timing when the fuel used is estimated to be high S fuel. Then, the combustion in the combustion chamber 3 becomes slow, and the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 contains more unburned components such as HC and CO. Since the unburned component is oxidized and burned in the
よって結果的に触媒に対する硫黄影響を低減し、誤差の少ない計測値を得て、精度の良い診断を実行することが可能である。そして本来異常でない触媒を誤って異常と診断してしまう誤診断を未然に防止することができる。なお、低S燃料使用時にはかかる遅角制御を行わず通常通り診断を行うことができる。 Therefore, as a result, it is possible to reduce the influence of sulfur on the catalyst, obtain a measurement value with less error, and execute a highly accurate diagnosis. Further, it is possible to prevent an erroneous diagnosis in which a catalyst that is not normally abnormal is erroneously diagnosed as abnormal. In addition, when using low S fuel, diagnosis can be performed as usual without performing the retard control.
次に、昇温制御の第2例を説明する。この第2例は、エンジン1の各気筒の空燃比を強制的にばらつかせるインバランス制御である。通常、各気筒の空燃比は、目標空燃比(例えばストイキA/Fs)に一致するよう制御されており、またそうなるように各気筒の燃料噴射量が制御されている。一方、インバランス制御が実行されると、全気筒のうち所定の一部気筒(例えば1気筒)の空燃比のみが目標空燃比から外れた所定空燃比に制御され、またそうなるように各気筒の燃料噴射量が制御される。これにより、各気筒の空燃比は強制的にばらつかせられることとなる。 Next, a second example of temperature rise control will be described. This second example is imbalance control in which the air-fuel ratio of each cylinder of the engine 1 is forcibly varied. Usually, the air-fuel ratio of each cylinder is controlled so as to coincide with a target air-fuel ratio (for example, stoichiometric A / Fs), and the fuel injection amount of each cylinder is controlled so as to be so. On the other hand, when the imbalance control is executed, only the air-fuel ratio of a predetermined partial cylinder (for example, one cylinder) among all the cylinders is controlled to a predetermined air-fuel ratio that deviates from the target air-fuel ratio, and each cylinder is set so as to do so. The fuel injection amount is controlled. As a result, the air-fuel ratio of each cylinder is forcibly varied.
前述したように、触媒の硫黄被毒は、触媒が高温であるほど、また触媒雰囲気がリッチであるほど、解消する傾向にある。この第2例によれば、使用燃料が高S燃料と推定されたときに各気筒の空燃比が強制的にばらつかせられる。すると、上流触媒11に供給される排気ガスの空燃比が1エンジンサイクル間でリーン側およびリッチ側に変化するので、その度に酸化還元反応が行われ、上流触媒11が活発化し、上流触媒11が昇温する。これにより上流触媒11の硫黄被毒を解消し、その上で計測を開始することができる。
As described above, the sulfur poisoning of the catalyst tends to be eliminated as the temperature of the catalyst is higher and the catalyst atmosphere is richer. According to this second example, the air-fuel ratio of each cylinder is forcibly varied when the fuel used is estimated to be high S fuel. Then, since the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the
よって結果的に触媒に対する硫黄影響を低減し、誤差の少ない計測値を得て、精度の良い診断を実行することが可能である。そして本来異常でない触媒を誤って異常と診断してしまう誤診断を未然に防止することができる。なお、低S燃料使用時にはかかるインバランス制御を行わず通常通り診断を行うことができる。 Therefore, as a result, it is possible to reduce the influence of sulfur on the catalyst, obtain a measurement value with less error, and execute a highly accurate diagnosis. Further, it is possible to prevent an erroneous diagnosis in which a catalyst that is not normally abnormal is erroneously diagnosed as abnormal. When using low S fuel, diagnosis can be performed as usual without performing such imbalance control.
本実施例においては図13に示したように、高S燃料と推定された場合、アクティブ空燃比制御の開始前に昇温制御を所定時間の間行う。そしてアクティブ空燃比制御開始後、基準数の無効回を経た後、酸素吸蔵容量の計測が実質的に開始される。しかしながら、アクティブ空燃比制御開始後の無効回の最中に昇温制御を行ってもよい。要は、酸素吸蔵容量の実質的な計測開始前に昇温制御が実行されていればよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 13, when the high S fuel is estimated, the temperature increase control is performed for a predetermined time before the start of the active air-fuel ratio control. Then, after the active air-fuel ratio control is started, after the reference number is invalidated, the measurement of the oxygen storage capacity is substantially started. However, the temperature raising control may be performed during the invalid times after the start of the active air-fuel ratio control. In short, it is sufficient that the temperature increase control is executed before the substantial measurement of the oxygen storage capacity is started.
上記の第1例および第2例は組み合わせることも可能である。また第3実施例を第2実施例と組み合わせることも可能である。具体的には、第3実施例の第1例および第2例の少なくとも一つを、第2実施例の第1例〜第3例の少なくとも一つと組み合わせることが可能である。 The first example and the second example can be combined. It is also possible to combine the third embodiment with the second embodiment. Specifically, at least one of the first example and the second example of the third embodiment can be combined with at least one of the first to third examples of the second embodiment.
以上、本発明の実施形態について詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば内燃機関の用途や形式等は任意であり、自動車用以外であってもよいし、直噴式等であってもよい。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, various other embodiments of the present invention are conceivable. For example, the use and type of the internal combustion engine are arbitrary, and may be other than for automobiles, or may be a direct injection type or the like.
本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The present invention includes all modifications, applications, and equivalents included in the spirit of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 内燃機関(エンジン)
6 排気管
11 上流触媒
19 下流触媒
12 インジェクタ
17 触媒前センサ
18 触媒後センサ
20 電子制御ユニット(ECU)
21 上流温度センサ
22 下流温度センサ
1 Internal combustion engine
6
21
Claims (10)
これら上流触媒および下流触媒の温度をそれぞれ検出するための上流温度センサおよび下流温度センサと、
前記上流温度センサによって検出された前記上流触媒の検出温度に基づき前記下流触媒の温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段によって推定された前記下流触媒の推定温度と、前記下流温度センサによって検出された前記下流触媒の検出温度とに基づき、使用燃料の硫黄濃度を推定する硫黄濃度推定手段と、
を備えたことを特徴とする燃料性状判定装置。 An upstream catalyst and a downstream catalyst respectively provided on the upstream side and the downstream side of the exhaust passage of the internal combustion engine;
An upstream temperature sensor and a downstream temperature sensor for detecting the temperatures of the upstream catalyst and the downstream catalyst, respectively;
Temperature estimation means for estimating the temperature of the downstream catalyst based on the detected temperature of the upstream catalyst detected by the upstream temperature sensor;
A sulfur concentration estimating means for estimating the sulfur concentration of the fuel used based on the estimated temperature of the downstream catalyst estimated by the temperature estimating means and the detected temperature of the downstream catalyst detected by the downstream temperature sensor;
A fuel property determining apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料性状判定装置。 The sulfur concentration estimating means estimates the sulfur concentration of the fuel used based on a difference between an estimated temperature of the downstream catalyst at a predetermined time and a detected temperature, or an integrated value of the difference within a predetermined period. Item 2. The fuel property determination device according to Item 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の燃料性状判定装置。 The fuel property determination device according to claim 2, wherein the sulfur concentration estimation unit estimates that the sulfur concentration of the fuel used is equal to or greater than a predetermined value when the difference or the integrated value is equal to or greater than a predetermined value.
ことを特徴とする請求項3に記載の燃料性状判定装置。 4. The sulfur concentration estimating means variably sets the predetermined value according to a value at the predetermined time of the detected temperature of the upstream catalyst, or an average value or an integrated value within the predetermined period. Fuel property judgment device.
ことを特徴とする請求項4に記載の燃料性状判定装置。 The sulfur concentration estimating means sets the predetermined value to a larger value as the value of the detected temperature of the upstream catalyst at the predetermined time or the average value or integrated value within the predetermined period is higher. 4. The fuel property determining apparatus according to 4.
前記上流触媒の上流側の空燃比をリーンおよびリッチに交互に制御するアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記空燃比のリーン制御中およびリッチ制御中に前記上流触媒が吸放出する酸素量を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された複数の酸素量に基づき前記上流触媒が正常か異常かを判定する判定手段と、
前記硫黄濃度推定手段により前記使用燃料の硫黄濃度が所定値以上であると推定されたとき、前記上流触媒に対する硫黄影響を低減するための制御変更を実行する制御変更手段と、
を備えたことを特徴とする触媒異常診断装置。 A catalyst abnormality diagnosis device comprising the fuel property determination device according to any one of claims 1 to 5 and diagnosing whether the upstream catalyst is normal or abnormal,
Active air-fuel ratio control means for performing active air-fuel ratio control for alternately controlling the air-fuel ratio on the upstream side of the upstream catalyst in a lean and rich manner;
Measuring means for measuring the amount of oxygen absorbed and released by the upstream catalyst during lean control and rich control of the air-fuel ratio;
Determining means for determining whether the upstream catalyst is normal or abnormal based on a plurality of oxygen amounts measured by the measuring means;
Control change means for executing a control change for reducing the influence of sulfur on the upstream catalyst when the sulfur concentration of the used fuel is estimated to be a predetermined value or more by the sulfur concentration estimation means;
A catalyst abnormality diagnosis device comprising:
前記制御変更は、前記使用燃料の硫黄濃度が所定値未満の場合に比べ、前記無効回の数を増加させること、前記無効回における前記リッチ制御の振幅を増加させること、および前記無効回における前記リッチ制御から前記リーン制御への切り替えタイミングを遅らせることの少なくとも一つからなる
ことを特徴とする請求項6に記載の触媒異常診断装置。 Among the active air-fuel ratio control, the lean control or the rich control for a predetermined number of times from the start thereof is an invalid time, and the invalid value is not measured by the measuring unit or the measured value is measured. Is not used as the basis for the determination by the determination means,
The control change includes increasing the number of invalid times, increasing the amplitude of the rich control in the invalid times, and the invalid time in comparison with a case where the sulfur concentration of the fuel used is less than a predetermined value. The catalyst abnormality diagnosis device according to claim 6, comprising at least one of delaying a switching timing from the rich control to the lean control.
前記上流触媒の上流側の空燃比をリーンおよびリッチに交互に制御するアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記空燃比のリーン制御中およびリッチ制御中に前記上流触媒が吸放出する酸素量を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された複数の酸素量に基づき前記上流触媒が正常か異常かを判定する判定手段と、
前記硫黄濃度推定手段により前記使用燃料の硫黄濃度が所定値以上であると推定されたとき、少なくとも前記計測手段による計測の前に、前記上流触媒の温度を上昇させるための昇温制御を実行する昇温制御手段と、
を備えたことを特徴とする触媒異常診断装置。 A catalyst abnormality diagnosis device comprising the fuel property determination device according to any one of claims 1 to 5 and diagnosing whether the upstream catalyst is normal or abnormal,
Active air-fuel ratio control means for performing active air-fuel ratio control for alternately controlling the air-fuel ratio on the upstream side of the upstream catalyst in a lean and rich manner;
Measuring means for measuring the amount of oxygen absorbed and released by the upstream catalyst during lean control and rich control of the air-fuel ratio;
Determining means for determining whether the upstream catalyst is normal or abnormal based on a plurality of oxygen amounts measured by the measuring means;
When the sulfur concentration estimation unit estimates that the sulfur concentration of the fuel used is equal to or higher than a predetermined value, temperature increase control is performed to increase the temperature of the upstream catalyst at least before measurement by the measurement unit. Temperature rise control means,
A catalyst abnormality diagnosis device comprising:
ことを特徴とする請求項8に記載の触媒異常診断装置。 The temperature increase control includes at least one of a retard angle control that retards the ignition timing of the internal combustion engine and an imbalance control that forcibly varies the air-fuel ratio of each cylinder of the internal combustion engine. The catalyst abnormality diagnosis device according to claim 8.
前記硫黄濃度推定手段により前記使用燃料の硫黄濃度が所定値以上であると推定されたとき、診断を禁止することを特徴とする触媒異常診断装置。 A catalyst abnormality diagnosis device comprising the fuel property determination device according to any one of claims 1 to 5 and diagnosing whether the upstream catalyst is normal or abnormal,
A catalyst abnormality diagnosis device characterized by prohibiting diagnosis when the sulfur concentration estimating means estimates that the sulfur concentration of the fuel used is equal to or higher than a predetermined value.
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- 2011-04-14 JP JP2011090100A patent/JP2012219803A/en not_active Withdrawn
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