JP2015121191A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関を制御する制御装置に関し、特に排気浄化用の触媒の自己診断機能を有する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling an internal combustion engine, and more particularly to a control device having a self-diagnosis function for an exhaust purification catalyst.
一般に、内燃機関の排気通路には、内燃機関の気筒から排出される排気ガス中に含まれる有害物質HC、CO、NOxを酸化/還元して無害化する三元触媒が装着されている。 Generally, in the exhaust passage of an internal combustion engine, harmful substances HC contained in the exhaust gas discharged from the cylinders of the internal combustion engine, CO, three-way catalyst to harmless by oxidation / reduction of NO x is mounted.
触媒の酸素吸蔵能力(OSC:O2 Storage Capacity)は、経年劣化により減退する。触媒による排気ガスの浄化率は、触媒内に吸着できる酸素量に依存する。触媒の劣化が進行すると、排出される有害物質の量も増大する。一方で、触媒の劣化は、車両自体の運転性能にはほとんど影響を与えない。それ故、異常な排出ガス車が長期間、無意識に使用され続けるおそれがある。 The oxygen storage capacity (OSC: O 2 Storage Capacity) of the catalyst decreases due to aging. The exhaust gas purification rate by the catalyst depends on the amount of oxygen that can be adsorbed in the catalyst. As the catalyst deteriorates, the amount of harmful substances emitted increases. On the other hand, deterioration of the catalyst hardly affects the driving performance of the vehicle itself. Therefore, there is a risk that an abnormal exhaust vehicle will continue to be used unconsciously for a long time.
そのような事象に対処するべく、触媒の経年劣化の度合いを自己診断するダイアグノーシス機能を車両に実装することが通例となっている(例えば、下記特許文献を参照)。具体的には、触媒から酸素を完全に放出した状態で、触媒に流入するガスの空燃比を強制的にリーンに操作し、触媒上流の空燃比センサの出力信号がリーンに切り替わってから触媒下流の空燃比センサの出力信号がリーンに切り替わるまでの間の経過時間を計測することにより、現在触媒に吸蔵している酸素量を推算する。下流側センサ出力がリーンに反転した瞬間の酸素吸蔵量が、当該触媒の最大酸素吸蔵能力となる。 In order to cope with such an event, it is customary to mount a diagnosis function in the vehicle for self-diagnosis of the degree of aging of the catalyst (see, for example, the following patent document). Specifically, in a state where oxygen is completely released from the catalyst, the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is forcibly operated to lean, and after the output signal of the air-fuel ratio sensor upstream of the catalyst switches to lean, the downstream of the catalyst The amount of oxygen currently stored in the catalyst is estimated by measuring the elapsed time until the output signal of the air / fuel ratio sensor switches to lean. The oxygen storage amount at the moment when the downstream sensor output reverses lean is the maximum oxygen storage capacity of the catalyst.
触媒に酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵した状態で、触媒に流入するガスの空燃比を強制的にリッチに操作し、上流側センサ出力がリッチに切り替わってから下流側センサ出力がリッチに切り替わるまでの間の経過時間を計測することにより、触媒が放出した酸素の量、即ち酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵した状態を基準とした酸素吸蔵量を推算することもできる。下流側センサ出力がリッチに反転した瞬間の酸素吸蔵量が、当該触媒の最大酸素放出能力、換言すれば最大酸素吸蔵能力ということになる。 While the oxygen is occluded to the full capacity of the catalyst, the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is forcibly made rich until the upstream sensor output switches to rich until the downstream sensor output switches to rich By measuring the elapsed time, the amount of oxygen released by the catalyst, that is, the oxygen storage amount based on the state in which oxygen is stored to the full oxygen storage capacity can be estimated. The oxygen storage amount at the moment when the downstream sensor output is inverted to rich is the maximum oxygen release capacity of the catalyst, in other words, the maximum oxygen storage capacity.
ダイアグノーシスにおいては、触媒の最大酸素吸蔵能力の推算値を判定閾値と比較し、前者が後者を下回ったならば触媒が劣化したと判断する。そして、触媒が劣化した旨を運転者に報知して、触媒の交換を促す。 In the diagnosis, the estimated value of the maximum oxygen storage capacity of the catalyst is compared with a determination threshold value. If the former falls below the latter, it is determined that the catalyst has deteriorated. Then, the driver is notified that the catalyst has deteriorated, and the replacement of the catalyst is urged.
触媒に流入するガス中には燃料由来の硫黄分が含まれており、この硫黄分が触媒に付着して一時的に酸素吸蔵能力を低下させることがある。触媒が一時被毒した状態でダイアグノーシスが実行されると、偶発的に酸素吸蔵能力の推算値が低下し、これが判定閾値を下回るために、未だ十分な性能を有しているにもかかわらず触媒が劣化したとの誤った診断が下される。さすれば、寿命(耐用年数)の尽きていない触媒を無駄に交換させることになってしまう。 The gas flowing into the catalyst contains sulfur content derived from the fuel, and this sulfur content may adhere to the catalyst and temporarily reduce the oxygen storage capacity. If diagnosis is performed with the catalyst temporarily poisoned, the estimated value of the oxygen storage capacity will drop accidentally, and this will be below the threshold value. An incorrect diagnosis is made that the catalyst has deteriorated. If this is the case, the catalyst whose lifetime (lifetime) has not been exhausted will be replaced wastefully.
寿命の尽きていない触媒が劣化したものと誤診断されることを予防する手立てとしては、触媒の材料となる貴金属の担持量を増す、あるいは酸素吸蔵能力の推算を多数回(例えば、十回以上)反復してそれらの推算値の平均をとる等が考えられる。しかしながら、貴金属の担持量を増すことはコストの高騰に直結する。また、酸素吸蔵能力の推算を多数回反復することは、空燃比を強制的にリッチ/リーンに操作するアクティブ制御の期間を徒に引き延ばすことを意味し、ドライバビリティの低下や、燃費及びエミッションの悪化をもたらす。 As a means of preventing misdiagnosed deterioration of a catalyst that has not run out of life, increase the amount of noble metal supported as the catalyst material, or estimate the oxygen storage capacity many times (for example, 10 times or more) ) It may be possible to average the estimated values repeatedly. However, increasing the amount of noble metal supported directly increases the cost. In addition, repeating the estimation of the oxygen storage capacity many times means extending the active control period during which the air-fuel ratio is forcibly made rich / lean, thus reducing drivability, fuel consumption and emissions. Causes deterioration.
本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたものであって、燃料由来の硫黄分による触媒の一時被毒に起因した触媒のダイアグノーシスの精度の低下を抑制することを所期の目的としている。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems for the first time, and an intended object of the present invention is to suppress a decrease in accuracy of catalyst diagnosis caused by temporary poisoning of the catalyst due to fuel-derived sulfur content. It is said.
本発明では、内燃機関の排気通路に装着される排気ガス浄化用の触媒の上流側の空燃比を強制的に変動させてから下流側の空燃比が変動するまでの間の経過時間を計測することを通じて、触媒の酸素吸蔵能力を推算し、推算した酸素吸蔵能力の大きさを判定閾値と比較して触媒の劣化診断を行うものであって、酸素吸蔵能力の推算のための空燃比制御を開始する前の触媒の温度状況に基づいてディレイ時間を設定し、触媒に流入するガスの空燃比をリッチからリーンに切り換える前にそのディレイ時間の間だけ空燃比を理論空燃比よりもリッチ寄りに維持する、または、酸素吸蔵能力の推算のための空燃比制御を開始する前の触媒の温度状況に基づいてディレイ速度を設定し、触媒に流入するガスの空燃比をリッチからリーンに切り換える際にそのディレイ速度に沿って空燃比を徐々に大きくする、内燃機関の制御装置を構成した。 In the present invention, the elapsed time from when the air-fuel ratio on the upstream side of the exhaust gas purifying catalyst mounted in the exhaust passage of the internal combustion engine is forcibly changed until the air-fuel ratio on the downstream side fluctuates is measured. Thus, the oxygen storage capacity of the catalyst is estimated, the deterioration of the catalyst is diagnosed by comparing the estimated oxygen storage capacity with the judgment threshold, and the air-fuel ratio control for estimating the oxygen storage capacity is performed. The delay time is set based on the temperature condition of the catalyst before starting, and before the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is switched from rich to lean, the air-fuel ratio is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio only during the delay time. When switching the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst from rich to lean, by setting the delay speed based on the temperature condition of the catalyst before maintaining or starting the air-fuel ratio control for estimating the oxygen storage capacity Gradually increasing the air-fuel ratio along its delay rate, to constitute a control apparatus for an internal combustion engine.
本発明によれば、硫黄分による触媒の一時被毒に起因した触媒のダイアグノーシスの精度の低下を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the accuracy of the catalyst diagnosis resulting from the temporary poisoning of the catalyst by sulfur content can be suppressed.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の4ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type 4-stroke gasoline engine, and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させたことで生じる排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。
The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated by burning the fuel in the
排気通路4における触媒41の上流及び下流には、排気通路を流通する排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ43、44を設置する。空燃比センサ43、44はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するO2センサであってもよく、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアA/Fセンサであってもよい。本実施形態では、触媒41の上流側及び下流側の各空燃比センサ43、44について、排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力するO2センサを想定している。O2センサ43、44の出力特性は、理論空燃比近傍の範囲では空燃比に対する出力の変化率が大きく急峻な傾きを示し、それよりも空燃比が大きいリーン領域では低位飽和値に漸近し、空燃比が小さいリッチ領域では高位飽和値に漸近する、いわゆるZ特性曲線を描く。
Air-
本実施形態の内燃機関には、外部EGR装置2が付帯している。EGR装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものであり、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通するEGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク33に接続している。
An
本実施形態の内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。 An ECU (Electronic Control Unit) 0 serving as a control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、触媒41の上流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ43から出力される空燃比信号f、触媒41の下流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ44から出力される空燃比信号g、触媒41の温度(床温)を検出する温度センサ45から出力される触媒温信号h等が入力される。
The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle and engine speed of the crankshaft, and depression of an accelerator pedal. The accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount or the opening of the
出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l等を出力する。
From the output interface, the ignition signal i for the igniter of the
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、要求EGR量(または、EGR率)等といった運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、lを出力インタフェースを介して印加する。
The processor of the
また、ECU0は、触媒41の最大酸素吸蔵能力を推定するとともに、推定した最大酸素吸蔵能力値を劣化判定値と比較して、当該触媒41が正常であるか異常であるかを判定するダイアグノーシスを行う。
In addition, the
触媒41の酸素吸蔵能力は既知の任意の手法を採用して推算することができるが、ここではその一典型例を示す。内燃機関の気筒1に空燃比リーンの混合気を供給して触媒41の酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵している状態から、気筒1に供給する混合気を意図的に空燃比リッチに操作するアクティブ制御を実行する。すると、フロントO2センサ43の出力信号fは即座に空燃比リッチを示す。これに対し、リアO2センサ44の出力信号gは、フロントO2センサ43の出力信号fに遅れて空燃比リッチを示す。フロントO2センサ43の出力信号fが空燃比リッチを示してから(または、混合気を空燃比リッチに操作してから)リアO2センサ44の出力信号gが空燃比リッチを示すまでの間、触媒41に吸蔵していた酸素が放出されて酸素の不足が補われるためである。
The oxygen storage capacity of the
フロントO2センサ43の出力信号fが空燃比リッチを示してから、リアO2センサ44の出力信号gが空燃比リッチを示すまでの間に経過した時間をTRとおき、このTRの間に供給した燃料の総重量をGF、理論空燃比とリッチ時の空燃比との差分をΔA/FRとおくと、TRの間に触媒41中で不足した酸素量は、
(α・ΔA/FR・GF)
となる。αは、空気中に占める酸素の重量割合(≒0.23)である。
From the output signal f of the front O 2 sensor 43 indicates a rich air-fuel ratio, the output signal g of the rear O 2 sensor 44 is the time elapsed between the time indicating the rich air-fuel ratio T R Distant, this T R total weight G F of the fuel that is supplied between, when the difference between the air-fuel ratio during the stoichiometric air-fuel ratio and rich put a .DELTA.A / F R, the amount of oxygen is insufficient in the
(Α ・ ΔA / F R・ G F )
It becomes. α is a weight ratio (≈0.23) of oxygen in the air.
上式は、TRの時点までに触媒41が放出した酸素の量を表している。供給した燃料の総重量GFは、ECU0において演算することができる。即ち、一回の燃料噴射機会における燃料噴射量は、空燃比を理論空燃比よりもリッチな(14.6よりも小さい)所定値とするために必要な量であり、その噴射量に単位時間当たりの膨張行程回数(エンジン回転数に比例)を乗じれば、単位時間当たりの燃料供給量となる。そして、単位時間当たりの燃料供給量に経過時間TRを乗じれば、供給した燃料の総重量GFとなる。要するに、リアO2センサ44の出力信号gが空燃比リッチを示した時点での経過時間TRに基づいて、触媒41の最大酸素放出能力を算出することが可能である。この最大酸素放出能力は、最大酸素吸蔵能力と同義である。
The above equation, the
あるいは、内燃機関の気筒1に空燃比リッチの混合気を供給して触媒41に酸素を全く吸蔵していない状態から、気筒1に供給する混合気を意図的に空燃比リーンに操作するアクティブ制御を実行する。すると、フロントO2センサ43の出力信号fは即座に空燃比リーンを示す。これに対し、リアO2センサ44の出力信号gは、フロントO2センサ43の出力信号fに遅れて空燃比リーンを示す。フロントO2センサ43の出力信号fが空燃比リーンを示してから(または、混合気を空燃比リーンに操作してから)リアO2センサ44の出力信号gが空燃比リーンを示すまでの間、過剰な酸素が触媒41に吸着するためである。
Alternatively, active control in which the mixture supplied to the
フロントO2センサ43の出力信号fが空燃比リーンを示してから、リアO2センサ44の出力信号gが空燃比リーンを示すまでの間に経過した時間をTLとおき、このTLの間に供給した燃料の総重量をGF、リーン時の空燃比と理論空燃比との差分をΔA/FLとおくと、TLの間に触媒41中で過剰となった酸素量は、
(α・ΔA/FL・GF)
となる。
From the output signal f of the front O 2 sensor 43 indicates a lean air-fuel ratio, the time elapsed between the output signal g of the rear O 2 sensor 44 until they show an air-fuel ratio lean T L Distant, this T L If the total weight of the fuel supplied in the meantime is G F and the difference between the lean air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio is ΔA / F L , the amount of oxygen excess in the
(Α ・ ΔA / F L・ G F )
It becomes.
上式は、TLの時点で触媒41が吸蔵している酸素の量を表している。供給した燃料の総重量GFはやはり、ECU0において演算することができる。即ち、一回の燃料噴射機会における燃料噴射量は、空燃比を理論空燃比よりもリーンな(14.6よりも大きい)所定値とするために必要な量であり、その噴射量に単位時間当たりの膨張行程回数を乗じれば単位時間当たりの燃料供給量となる。そして、単位時間当たりの燃料供給量に経過時間TLを乗じれば、供給した燃料の総重量GFとなる。要するに、リアO2センサ44の出力信号が空燃比リーンを示した時点での経過時間TLに基づいて、触媒41の最大酸素吸蔵能力を算出することが可能である。
The above equation represents the amount of oxygen stored in the
触媒41のダイアグノーシスは、触媒41の劣化の兆候を感知したことを契機として実施する。その兆候の例としては、内燃機関の運転中に刻々と変動するリアO2センサ44の出力電圧gの振動の周波数が閾値よりも高く(または、振動の周期が閾値よりも短く)なったことや、フロントO2センサ43の出力電圧fの変動とリアO2センサ44の出力電圧gの変動との時間差が閾値よりも短くなったこと等が挙げられる。
Diagnosis of the
また、触媒41のダイアグノーシスは、一トリップ(イグニッションスイッチがONに操作されて内燃機関を始動してから、イグニッションスイッチがOFFに操作されて内燃機関を停止するまでの期間)毎に少なくとも一回実施することが好ましい。
Further, the diagnosis of the
図2に示しているように、アクティブ制御では、リアO2センサ44の出力電圧gが所定のリッチ判定値に到達した、即ち出力gがリーンからリッチへと切り替わったタイミングで、制御目標空燃比をリーン側の所定空燃比に設定し、フロントO2センサ43の出力電圧fが当該制御目標に対応した値をとるように燃料噴射量を補正する。これにより、触媒41に流入するガスの空燃比を強制的にリーン化する。そして、フロントO2センサ43の出力電圧fが前記制御目標に対応した値に到達してから、リアO2センサ44の出力電圧gが所定のリーン判定値に到達するまでの間の経過時間TL、即ち出力gが再度リーンへと切り替わるまでの経過時間TLを計測する。リッチ判定値とリーン判定値とは、相異なる値であってもよく、同一の値であってもよい。
As shown in FIG. 2, in the active control, the control target air-fuel ratio is reached at a timing when the output voltage g of the rear O 2 sensor 44 reaches a predetermined rich determination value, that is, when the output g is switched from lean to rich. Is set to a predetermined lean air-fuel ratio, and the fuel injection amount is corrected so that the output voltage f of the front O 2 sensor 43 takes a value corresponding to the control target. As a result, the air-fuel ratio of the gas flowing into the
並びに、リアO2センサ44の出力gがリッチからリーンへと切り替わったタイミングで、制御目標空燃比をリッチ側の所定空燃比に設定し、フロントO2センサ43の出力電圧fが当該制御目標に対応した値をとるように燃料噴射量を補正する。これにより、触媒41に流入するガスの空燃比を強制的にリッチ化する。そして、フロントO2センサ43の出力電圧fが前記制御目標に対応した値に到達してから、リアO2センサ44の出力電圧gが所定のリーン判定値に到達するまでの間の経過時間TR、即ち出力gが再度リッチへと切り替わるまでの経過時間TRを計測する。
In addition, at the timing when the output g of the rear O 2 sensor 44 is switched from rich to lean, the control target air-fuel ratio is set to a predetermined air-fuel ratio on the rich side, and the output voltage f of the front O 2 sensor 43 becomes the control target. The fuel injection amount is corrected to take a corresponding value. As a result, the air-fuel ratio of the gas flowing into the
ECU0は、酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵していた触媒41がその酸素の全てを放出するのに要した時間TR、及び、酸素を吸蔵していない触媒41が酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵するのに要した時間TLをそれぞれ一回以上計測し、計測したTR、TLを基に最大酸素吸蔵能力(α・ΔA/FR・GF)、(α・ΔA/FL・GF)を算出して、それらの平均値を求める。
The
触媒41が劣化したか否かの判断は、当該触媒41の最大酸素吸蔵能力(の複数回の推算値の平均)を判定閾値を比較することにより行う。即ち、最大酸素吸蔵能力が判定閾値未満であれば、当該触媒41は既に劣化しており十分な性能を発揮できないものと診断される。触媒41が劣化しているとの判断を下したECU0は、触媒41の異常の旨を示す情報(ダイアグノーシスコード)をメモリに記憶保持するとともに、触媒41の異常の旨を運転者の視覚または聴覚に訴えかける態様で出力して報知する。例えば、コックピット内のエンジンチェックランプを点灯させたり、ディスプレイに表示させたり、警告音を発したりして、触媒41の点検及び交換を促す。
The determination of whether or not the
ところが、触媒41に流入するガス中には燃料由来の硫黄分が含まれており、この硫黄分が触媒41に付着して一時的に酸素吸蔵能力を低下させることがある。触媒41が一時被毒した状態でダイアグノーシスが実行されると、得られる酸素吸蔵能力の推算値が偶発的に低下し、これが判定閾値を下回るために、未だ十分な性能を有しているにもかかわらず触媒41が劣化したとの誤った診断が下されるおそれがある。
However, the gas flowing into the
そこで、本実施形態では、酸素吸蔵能力の推算のためのアクティブ制御を開始する前の触媒41の温度状況に基づき、ディレイ時間TDを設定する。そして、図3に示すように、触媒41に流入するガスの空燃比をリッチからリーンに切り換える前に、そのディレイ時間TDの間だけ空燃比を理論空燃比よりもリッチ寄りに維持する。
Therefore, in the present embodiment, based on the temperature state of the
換言すれば、酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵していた触媒41がその酸素の全てを放出するのに要する時間TRをディレイ時間TD分だけ引き延ばすように、リッチ側の制御目標空燃比を調整する。即ち、設定するべきディレイ時間TDが長いほど、リッチ側の制御目標空燃比を大きく(理論空燃比寄りに)する。触媒41に付着した硫黄分は、触媒41から吸蔵酸素が脱離するときに脱離しやすい性質があるため、制御目標空燃比をリッチ化している時間TRを延長する、つまりは触媒41から吸蔵酸素をゆっくりと時間をかけて脱離させるようにすることで、触媒41に付着した硫黄分の除去を促進する。
In other words, the time T R required for the
硫黄分による触媒41の被毒量は、触媒41の温度が高いほど増大し、触媒41の温度が低いほど減少する傾向にある。本実施形態のECU0は、温度センサ45が出力する触媒温信号hを参照して、アクティブ制御開始前の触媒41の温度の推移を知得し、触媒41の被毒の程度を推測する。
The poisoning amount of the
ECU0のメモリには予め、触媒41の温度及びその温度が継続した時間の長さと、触媒41の被毒量を示唆するパラメータとの関係を規定したマップデータが格納されている。図4に、マップデータを例示する。図示例のマップデータにおけるパラメータの正値は被毒量の増加分を表し、負値は被毒量の減少分を表している。例えば、触媒41の温度が600℃である状況が一時間継続した場合、触媒41の被毒の程度は5増加する。即ち、それだけ触媒41に付着する硫黄分が増加して、当該触媒41の酸素吸蔵能力を減殺する。翻って、触媒41の温度が400℃である状況が一時間継続した場合には、触媒41の被毒の程度は5減少する。即ち、それだけ触媒41に付着していた硫黄分が減少して、当該触媒41の酸素吸蔵能力が回復する。
In the memory of the
ECU0は、触媒温信号hによって示される触媒41の温度の推移から、触媒41の温度が何度で、その温度の状況がどれくらいの時間続いたかを知得する。しかして、その温度及び継続時間をキーとして当該マップデータを検索し、触媒41の被毒量を示唆するパラメータを読み出す。
From the transition of the temperature of the
なお、内燃機関の運転中、触媒41の温度は上下することから、マップデータから得られるパラメータの値を積算(時間積分)して、アクティブ制御開始前の触媒41の被毒量を推算することが好ましい。例えば、アクティブ制御の開始前に、触媒41の温度が600℃である状況が総計二時間、500℃である状況が総計二時間、400℃である状況が総計一時間あったとすると、それぞれに基ついてマップデータから読み取れるパラメータの値+10、−1及び−5を積算した+4が、アクティブ制御の開始前の触媒41の被毒量ということになる。但し、触媒41の被毒量を示唆するパラメータの積算値が0よりも小さくなる場合には、これを0にクリップする(積算値が0ということは、触媒41に全く硫黄分が付着していないことを意味する)。
Since the temperature of the
その上で、本実施形態のECU0は、現在の触媒41の被毒量が多いほど、上述したディレイ時間TDを長くする。
On top of that, ECU0 of this embodiment, as the poisoning amount of the
ECU0のメモリには予め、触媒41の被毒の程度を示唆するパラメータと、ディレイ時間TDとの関係を規定したマップデータが格納されている。図5に、マップデータを例示する。ECU0は、先に推算した、アクティブ制御の開始前の触媒41の被毒量を示唆するパラメータをキーとして当該マップデータを検索し、設定するべきディレイ時間TDの値を読み出す。なお、ディレイ時間TDと同じ意味を有する値として、制御目標空燃比をリッチ化している状態で気筒1(そして、触媒41)に流入させる追加の吸入空気(または、ガス)量T(g)を用いてもよい。追加の吸入空気量Tを気筒1に流入させるために費やされる時間が、ディレイ時間TDということになる。
Advance in the memory of ECU0, and parameters indicative of the degree of poisoning of the
ディレイ時間TDを加味する結果、触媒41のダイアグノーシスのためのアクティブ制御において、酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵していた触媒41がその酸素の全てを放出するのに要する時間TRは、酸素を吸蔵していない触媒41が酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵するのに要した時間TLよりも長くなる。そして、前者の時間TR中に、触媒41に付着していた硫黄分が、触媒41に吸蔵されていた酸素とともに触媒41から脱離する。従って、アクティブ制御の間に硫黄分による触媒41の被毒量が十分に低減し、触媒41の酸素吸蔵能力の推算の精度が高まる。
Results considering the delay time T D, in the active control for diagnosis of the
本実施形態では、内燃機関の排気通路4に装着される排気ガス浄化用の触媒41の上流側の空燃比を強制的に変動させてから下流側の空燃比が変動するまでの間の経過時間TR、TLを計測することを通じて、触媒41の酸素吸蔵能力を推算し、推算した酸素吸蔵能力の大きさを判定閾値と比較して触媒41の劣化診断を行うものであって、酸素吸蔵能力の推算のための空燃比制御(アクティブ制御)を開始する前の触媒41の温度状況に基づいてディレイ時間TDを設定し、触媒41に流入するガスの空燃比をリッチからリーンに切り換える前にそのディレイ時間TDの間だけ空燃比を理論空燃比よりもリッチ寄りに維持する内燃機関の制御装置0を構成した。
In this embodiment, the elapsed time from when the air-fuel ratio on the upstream side of the exhaust
本実施形態によれば、燃料成分に由来する硫黄分による触媒41の一時被毒に起因した触媒41のダイアグノーシスの精度の低下を抑制することができる。不当な短期間で触媒41が劣化したと誤診断されることがなくなるので、触媒41に使用する貴金属の量を減らすことが可能となり、コストの低減に資する。並びに、酸素吸蔵能力の推算を多数回反復する必要もなく、ドライバビリティの低下や、燃費及びエミッションの悪化を招かずに済む。
According to the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in the accuracy of the diagnosis of the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態には限られない。例えば、図6に示すように、酸素吸蔵能力の推算のための空燃比制御を開始する前の触媒41の温度状況に基づいてディレイ速度VDを設定し、触媒41に流入するガスの空燃比をリッチからリーンに切り換える際に、そのディレイ速度VDに沿って空燃比を徐々に大きく(理論空燃比に向けて徐変)する制御を実施するようにしても、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, as shown in FIG. 6, the delay speed V D is set based on the temperature state of the
ディレイ速度VD、即ち制御目標空燃比の単位時間あたりの変化量は、図4及び図5に例示したディレイ時間TDと同様にして設定してよい。つまり、制御装置たるECU0は、アクティブ制御開始前の触媒41の被毒量が多いほど、制御目標空燃比をリッチからリーンに切り換える際のディレイ速度VDを遅くする。
The change rate per unit time of the delay speed V D , that is, the control target air-fuel ratio may be set in the same manner as the delay time T D illustrated in FIGS. That is, the
ディレイ時間VDに沿って制御目標空燃比をリッチから徐変させることにより、触媒41に流入するガスの空燃比が理論空燃比よりもややリッチとなる状況が生まれ、触媒41に付着していた硫黄分の触媒41からの脱離が促進される。結果、硫黄分による触媒41の被毒量が十分に低減し、触媒41の酸素吸蔵能力の推算の精度が高まる。
By gradually changing the control target air-fuel ratio from rich along the delay time V D , a situation occurs in which the air-fuel ratio of the gas flowing into the
また、上記実施形態では、触媒41の温度をセンサ45を用いて実測していたが、気筒1に充填される吸気量及び燃料噴射量、点火タイミング等(ひいては、触媒41に流入するガスの温度及び量)に基づいて触媒41の温度を推測することを妨げない。
In the above embodiment, the temperature of the
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。 The present invention can be applied to control of an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.
0…制御装置(ECU)
1…気筒
11…インジェクタ
4…排気通路
41…触媒
43…触媒上流の空燃比センサ(フロントO2センサ)
44…触媒下流の空燃比センサ(リアO2センサ)
45…触媒温センサ
f…触媒上流の空燃比センサの出力信号
g…触媒下流の空燃比センサの出力信号
h…触媒温センサの出力信号
0 ... Control unit (ECU)
1 ... cylinder 11 ... injector 4 ... fuel ratio sensor in the
44 ... Air-fuel ratio sensor downstream of catalyst (rear O 2 sensor)
45 ... Catalyst temperature sensor f ... Output signal of air-fuel ratio sensor upstream of catalyst g ... Output signal of air-fuel ratio sensor downstream of catalyst h ... Output signal of catalyst temperature sensor
Claims (1)
酸素吸蔵能力の推算のための空燃比制御を開始する前の触媒の温度状況に基づいてディレイ時間を設定し、触媒に流入するガスの空燃比をリッチからリーンに切り換える前にそのディレイ時間の間だけ空燃比を理論空燃比よりもリッチ寄りに維持する、
または、酸素吸蔵能力の推算のための空燃比制御を開始する前の触媒の温度状況に基づいてディレイ速度を設定し、触媒に流入するガスの空燃比をリッチからリーンに切り換える際にそのディレイ速度に沿って空燃比を徐々に大きくする、内燃機関の制御装置。 By measuring the elapsed time from forcibly changing the upstream air-fuel ratio of the exhaust gas purifying catalyst mounted in the exhaust passage of the internal combustion engine until the downstream air-fuel ratio fluctuates, The oxygen storage capacity of the catalyst is estimated, and the estimated oxygen storage capacity is compared with a determination threshold value to perform catalyst deterioration diagnosis.
A delay time is set based on the temperature condition of the catalyst before the start of air-fuel ratio control for estimating the oxygen storage capacity, and before the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is switched from rich to lean for the delay time Only to keep the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio,
Alternatively, a delay speed is set based on the temperature condition of the catalyst before the start of air-fuel ratio control for estimating the oxygen storage capacity, and the delay speed is set when the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is switched from rich to lean. A control device for an internal combustion engine that gradually increases the air-fuel ratio along the line.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013266495A JP2015121191A (en) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | Control device for internal combustion engine |
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2013
- 2013-12-25 JP JP2013266495A patent/JP2015121191A/en active Pending
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CN106917689B (en) * | 2015-12-28 | 2020-02-18 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Adjustment of measured oxygen storage capacity based on performance of upstream oxygen sensor |
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