JP2017044147A - Poisoning determination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載されるエンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒の硫黄酸化物による被毒状態であるか否かを判定する被毒判定装置に関する。 The present invention relates to a poisoning determination apparatus that determines whether or not an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an engine mounted on a vehicle is poisoned by sulfur oxides.
自動車等の車両に搭載されるエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)や、微粒子状物質(PM:Particulate Matter)等の排気ガス成分が含まれている。このため、エンジンの排気通路には、上記のような物質を分解(還元等)するための三元触媒や、PMを捕捉するためのパティキュレートフィルタ等が設けられている。 Exhaust gas discharged from engines mounted on vehicles such as automobiles includes carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), particulate matter (PM), etc. Contains exhaust gas components. For this reason, the engine exhaust passage is provided with a three-way catalyst for decomposing (reducing or the like) the above substances, a particulate filter for capturing PM, and the like.
また、例えば、ディーゼルエンジン等のように、空燃比を理論空燃比(ストイキ)よりリーン空燃比側に制御して酸化雰囲気で燃焼を行うエンジンの場合、三元触媒では排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を充分に浄化できない。このため、この種のエンジンの排気通路には、排気浄化触媒としてのNOx吸蔵触媒が設けられているものがある。NOx吸蔵触媒は、排気ガスの空燃比がリーンであると排気中のNOxを吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチであると吸蔵されているNOxを放出還元する。ディーゼルエンジン等においては、通常、排気ガスの空燃比がリーンであるため、窒素酸化物はNOx吸蔵触媒に吸蔵される。このため、所定のタイミングで排気ガスの空燃比をリッチ化させてNOx吸蔵触媒に吸蔵されたNOxを分解(還元)する再生処理(NOxパージ)を行う必要がある。 For example, in the case of an engine that burns in an oxidizing atmosphere by controlling the air / fuel ratio from the stoichiometric air / fuel ratio (stoichiometric) to a lean air / fuel ratio, such as a diesel engine, a three-way catalyst uses nitrogen oxides in the exhaust gas. (NOx) cannot be sufficiently purified. For this reason, some exhaust passages of this type of engine are provided with a NOx storage catalyst as an exhaust purification catalyst. The NOx storage catalyst stores NOx in the exhaust if the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and releases and reduces the stored NOx if the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich. In a diesel engine or the like, normally, since the air-fuel ratio of exhaust gas is lean, nitrogen oxides are stored in the NOx storage catalyst. For this reason, it is necessary to perform a regeneration process (NOx purge) for decomposing (reducing) NOx stored in the NOx storage catalyst by enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas at a predetermined timing.
また燃料中に含まれる硫黄成分が酸素と反応して硫黄酸化物(SOx)となってNOxの代わりにNOx吸蔵触媒に吸蔵される(S被毒)。このため、所定のタイミング、すなわちNOx吸蔵触媒にある程度の量の硫黄酸化物が吸蔵されたタイミングで、その硫黄酸化物を除去する再生処理(Sパージ)を行う必要がある。Sパージは、例えば、NOxパージの場合と同様に排気ガスの空燃比をリッチ化させると共に、NOx吸蔵触媒を所定温度以上の高温にすることで行われる。 Further, the sulfur component contained in the fuel reacts with oxygen to become sulfur oxide (SOx) and is stored in the NOx storage catalyst instead of NOx (S poisoning). For this reason, it is necessary to perform a regeneration process (S purge) for removing the sulfur oxide at a predetermined timing, that is, at a timing when a certain amount of sulfur oxide is stored in the NOx storage catalyst. The S purge is performed, for example, by enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas and raising the NOx storage catalyst to a high temperature that is equal to or higher than a predetermined temperature, as in the case of NOx purge.
Sパージを実施するタイミングは、様々であるが、例えば、ディーゼルエンジンの場合、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter:以下、DPFと称する)の再生処理と共に実施されるのが一般的である。このDPFの再生は、DPFを高温にすることにより行われるため、その際に、Sパージも同時に行っている(例えば、特許文献1参照)。 For example, in the case of a diesel engine, the S purge is generally performed together with a regeneration process of a diesel particulate filter (DPF: DPF). . Since the regeneration of the DPF is performed by raising the DPF to a high temperature, the S purge is also performed at that time (for example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、Sパージを実行すべきタイミングは、必ずしもDPFの再生処理を実行すべきタイミングと一致しているとは限らない。DPFの再生処理と共にSパージを実行することで、例えば、硫黄が所定濃度の燃料を使用している場合には、Sパージを適切なタイミングで実行することができるかもしれない。ただし、硫黄の濃度が異なる燃料を使用する場合には、Sパージを適切なタイミングで実行することができない虞がある。例えば、硫黄の濃度が上記所定濃度よりも低い燃料を使用している場合等には、排気浄化触媒に窒素酸化物があまり吸蔵されていない状態でSパージが実行されてしまい、燃料を無駄に消費して燃費の悪化を招く虞がある。 However, the timing at which the S purge should be executed does not necessarily coincide with the timing at which the DPF regeneration process should be executed. By executing the S purge together with the DPF regeneration process, for example, when a fuel having a predetermined concentration of sulfur is used, the S purge may be executed at an appropriate timing. However, when using fuels having different sulfur concentrations, there is a possibility that the S purge cannot be executed at an appropriate timing. For example, when a fuel having a sulfur concentration lower than the predetermined concentration is used, the S purge is performed in a state in which the exhaust purification catalyst does not store much nitrogen oxides, and the fuel is wasted. There is a risk of consuming the fuel consumption.
このようなSパージによる燃費の悪化を抑制するためには、排気浄化触媒の硫黄酸化物による被毒状態であるか否か、つまり排気浄化触媒に所定量の硫黄酸化物が吸蔵されたか否かを的確に判定し、排気浄化触媒が被毒状態であると判定された場合にSパージを行うことが好ましい。しかしながら、排気浄化触媒が被毒状態であるか否かを適切に判定することができていないのが現状である。 In order to suppress such deterioration of fuel consumption due to S purge, it is determined whether or not the exhaust purification catalyst is poisoned by sulfur oxide, that is, whether or not a predetermined amount of sulfur oxide is occluded in the exhaust purification catalyst. It is preferable to perform S purge when it is determined that the exhaust purification catalyst is in a poisoned state. However, at present, it is not possible to appropriately determine whether or not the exhaust purification catalyst is poisoned.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排気浄化触媒が硫黄酸化物等による被毒状態であるか否かを適切に判定することができる被毒判定装置を提供することを目的とする。 This invention is made in view of such a situation, and provides the poison determination apparatus which can determine appropriately whether an exhaust purification catalyst is a poisoning state by sulfur oxide etc. With the goal.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、車両に搭載されるエンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒が被毒状態であるか否かを判定する被毒判定装置であって、前記排気浄化触媒に流入する排気の温度を検出する第1の排気温検出部と、前記排気浄化触媒から流出する排気の温度を検出する第2の排気温検出部と、前記第1の排気温検出部による検出温度と前記第2の排気温検出部による検出温度との温度差に基づく被毒判定値を演算により求める判定値演算部と、前記被毒判定値が判定閾値よりも小さい場合に、前記排気浄化触媒が前記被毒状態であると判定する触媒判定部と、を備えることを特徴とする被毒判定装置にある。 A first aspect of the present invention that solves the above problem is a poisoning determination device that determines whether or not an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an engine mounted on a vehicle is in a poisoned state, A first exhaust temperature detection unit for detecting the temperature of exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst; a second exhaust temperature detection unit for detecting the temperature of exhaust gas flowing out of the exhaust purification catalyst; and the first exhaust temperature. A determination value calculation unit for calculating a poisoning determination value based on a temperature difference between a temperature detected by the detection unit and a temperature detected by the second exhaust temperature detection unit; and when the poisoning determination value is smaller than a determination threshold value And a catalyst determination unit that determines that the exhaust purification catalyst is in the poisoning state.
本発明の第2の態様は、第1の態様の被毒判定装置において、前記被毒判定値が演算される際の前記車両の速度領域に応じて、前記被毒判定値を補正する判定値補正部を有することを特徴とする被毒判定装置にある。 According to a second aspect of the present invention, in the poisoning determination apparatus according to the first aspect, a determination value for correcting the poisoning determination value in accordance with a speed region of the vehicle when the poisoning determination value is calculated. It exists in the poisoning determination apparatus characterized by having a correction | amendment part.
本発明の第3の態様は、第2の態様の被毒判定装置において、前記判定値補正部は、前記車両の速度が最も遅い第1の速度領域と、前記車両の速度が前記第1の速度領域よりも速い第2の速度領域と、前記車両の速度が前記第2の速度領域よりも速い第3の速度領域と、でそれぞれ前記被毒判定値を補正することを特徴とする被毒判定装置にある。 According to a third aspect of the present invention, in the poisoning determination apparatus according to the second aspect, the determination value correction unit includes a first speed region in which the speed of the vehicle is the slowest, and the speed of the vehicle is the first speed. The poisoning determination value is corrected in a second speed region that is faster than the speed region and a third speed region in which the speed of the vehicle is faster than the second speed region, respectively. It is in the judgment device.
本発明の第4の態様は、第2又は3の態様の被毒判定装置において、前記判定値演算部は、前記車両の速度が所定の速度領域に入ってから所定の待機期間経過後の前記温度差を前記被毒判定値として演算することを特徴とする被毒判定装置にある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the poisoning determination apparatus according to the second or third aspect, the determination value calculation unit is configured to perform the determination after a predetermined waiting period has elapsed since the vehicle speed entered a predetermined speed region. The poisoning determination apparatus is characterized in that a temperature difference is calculated as the poisoning determination value.
本発明の第5の態様は、第1から3の何れか一つの態様の被毒判定装置において、前記判定値演算部は、前記温度差を所定の計測期間に亘って積算した温度差積算値を前記被毒判定値として求めることを特徴とする被毒判定装置にある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the poisoning determination apparatus according to any one of the first to third aspects, the determination value calculation unit integrates the temperature difference over a predetermined measurement period. Is obtained as the poisoning judgment value.
本発明の第6の態様は、第1から5の何れか一つの態様の被毒判定装置において、前記排気浄化触媒の劣化度合いを判定する劣化判定部と、前記劣化判定部の判定結果に応じて、前記排気浄化触媒の劣化度合いが高いほど前記判定閾値を小さい値に補正する閾値補正部と、を備えることを特徴とする被毒判定装置にある。 According to a sixth aspect of the present invention, in the poisoning determination apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the deterioration determination unit that determines the degree of deterioration of the exhaust purification catalyst and the determination result of the deterioration determination unit And a threshold value correction unit that corrects the determination threshold value to a smaller value as the degree of deterioration of the exhaust purification catalyst is higher.
かかる本発明の被毒判定装置によれば、排気浄化触媒が硫黄酸化物等による被毒状態であるか否かを適切に判定することができ、誤判定を抑制することができる。したがって、被毒判定装置の判定結果に基づいて排気浄化触媒の再生処理(Sパージ)を実行することで、適切なタイミングでSパージを実行することができる。よって、Sパージによる燃料の消費を抑制することができ、燃費の向上を図ることができる。 According to the poisoning determination apparatus of the present invention, it is possible to appropriately determine whether or not the exhaust purification catalyst is in a poisoned state by sulfur oxide or the like, and it is possible to suppress erroneous determination. Therefore, the S purge can be executed at an appropriate timing by executing the regeneration process (S purge) of the exhaust purification catalyst based on the determination result of the poisoning determination device. Therefore, fuel consumption due to S purge can be suppressed, and fuel consumption can be improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まずは本発明の一実施形態に係るエンジン10の全体構成について説明する。図1にエンジン10は、ディーゼルエンジンであり、エンジン本体11は、シリンダヘッド12とシリンダブロック13とを有し、シリンダブロック13の各シリンダボア14内には、ピストン15が収容されている。ピストン15は、コンロッド16を介してクランクシャフト17に接続されている。このピストン15とシリンダボア14とシリンダヘッド12とで燃焼室18が形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the overall configuration of the
シリンダヘッド12には吸気ポート19が形成され、吸気ポート19には吸気マニホールド20を含む吸気管(吸気通路)21が接続されている。吸気ポート19内には吸気弁22が設けられ、この吸気弁22によって吸気ポート19が開閉されるようになっている。またシリンダヘッド12には排気ポート23が形成され、排気ポート23内には、排気マニホールド24を含む排気管(排気通路)25が接続されている。排気ポート23には排気弁26が設けられており、吸気ポート19と同様に、排気ポート23はこの排気弁26によって開閉されるようになっている。
An
これら吸気管21及び排気管25の途中には、ターボチャージャ27が設けられている。ターボチャージャ27の下流側の吸気管21には、インタークーラ28が配されている。インタークーラ28の下流側の吸気管21には、吸気管(吸気通路)21を開閉するスロットルバルブ29が設けられている。スロットルバルブ29の下流側の吸気管21には、ターボチャージャ27の上流側の排気管25に連通するEGR管(EGR通路)30が接続されている。EGR管30にはEGRクーラ31が設けられ、EGR管30の吸気管21との接続部分にはEGR弁32が設けられている。
A
なおシリンダヘッド12には、各気筒の燃焼室18内に燃料を直噴射する燃料噴射弁33が設けられている。燃料噴射弁33にはコモンレール34から燃料が供給される。コモンレール34にはサプライポンプ35により燃料タンク(図示なし)の燃料が供給され、エンジン本体11の回転速度に応じてサプライポンプ35から所定圧で燃料がコモンレール34に供給される。コモンレール34では燃料が所定の燃圧に調整され、コモンレール34から所定の燃圧に制御された高圧燃料が燃料噴射弁33に供給される。
The
ターボチャージャ27の下流側の排気管25には、ディーゼル酸化触媒(以下、単に酸化触媒と称する)51及びディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)52と、本実施形態に係る排気浄化触媒であるNOx吸蔵触媒53と、が上流側から順に設けられている。
The
またNOx吸蔵触媒53の入り口近傍の排気管25には、NOx吸蔵触媒53に流入する排気ガスの温度を検出する第1の排気温センサ54が設けられ、NOx吸蔵触媒53の出口付近の排気管25には、NOx吸蔵触媒53から流出する排気ガスの温度を検出する第2の排気温センサ55が設けられている。なお本実施形態では、第2の排気温センサ55は、NOx吸蔵触媒53の出口付近における排気ガスの温度を検出しているが、勿論、NOx吸蔵触媒53内の排気ガスの温度を検出するものであってもよい。さらにNOx吸蔵触媒53の出口近傍には、排気ガスの空燃比を検出するLAFS等の空燃比センサ56が設けられている。この空燃比センサ56は、排気ガス中の酸素濃度を検出するものであってもよい。
The
酸化触媒51は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属が担持されてなる。酸化触媒51では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素(NO)が酸化されて二酸化窒素(NO2)が生成される。
The
DPF52は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタである。DPF52の内部には、複数の排気ガス通路が形成され、これら複数の排気ガス通路の間は多数の微細孔を有する壁部材によって仕切られている。DPF52の上流側から内部に流入した排気ガスは、壁部材の微細孔を通過しながら排気ガス通路を進み、DPF52の下流側に流出する。その際、排気ガス中の微粒子状物質(PM)が壁部材の表面や微細孔の内部に捕捉される。
The
NOx吸蔵触媒53は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム(Ba)等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持されてなる。NOx吸蔵触媒53は、酸化雰囲気において排気ガス成分であるNOxを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等を含む還元雰囲気中において、NOxを放出して窒素(N2)等に分解(還元)する。通常は、NOx吸蔵触媒53ではNOxが吸着されるのみで、吸着されたNOxが分解されることはない。このため、NOx吸蔵触媒53に所定量のNOxが吸着されると、所定のタイミングで再生処理(NOxパージ)を実行する必要がある。NOxパージの方法は、特に限定されないが、本実施形態では、燃料噴射弁33から還元剤としての燃料(軽油)を追加噴射する。これにより、燃料が混合されてリッチ化された排気ガスがNOx吸蔵触媒53に供給され、NOx吸蔵触媒53内が還元雰囲気となり、吸蔵されたNOxを分解(還元)する。
The
またNOx吸蔵触媒53は、窒素酸化物(NOx)と同様、排気ガス成分である硫黄酸化物(SOx)を吸蔵する。このため、NOx吸蔵触媒53に所定量以上の硫黄酸化物が吸蔵された段階となると、すなわちNOx吸蔵触媒53が硫黄酸化物による被毒状態となると、NOx吸蔵触媒53から硫黄酸化物を除去するための再生処理(Sパージ)を実行する必要がある。Sパージでは、燃料噴射弁33から還元剤としての燃料(軽油)を追加噴射させ、リッチ化された排気ガスをNOx吸蔵触媒53に供給すると共に、NOx吸蔵触媒53を所定温度(例えば、650℃程度)以上に昇温させることで、吸蔵された硫黄酸化物(SOx)を分解(還元)する。
The
なお上述したDPF52についても、所定量以上のPMが捕捉された段階で、PMを強制的に燃焼させる再生処理(DPF再生)を実行する必要がある。このDPF再生では、例えば、燃料噴射弁33から燃料を追加噴射し、DPF52を所定温度(例えば、600℃程度)以上に昇温させることで、PMを強制的に燃焼させる。
Note that, also for the
またエンジン10は、電子制御ユニット(ECU)70を備えている。ECU70は、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類で構成されており、各種センサ類からの情報に基づいてエンジン10の総合的な制御を行う。
The
このECU70は、例えば、エンジン10が備える排気浄化触媒としてのNOx吸蔵触媒53の再生処理(NOxパージ、Sパージ)や、DPF52の再生処理(DPF再生)の制御も行っている。具体的には、ECU70は、再生処理部(再生処理装置)71を備え、この再生処理部71が、例えば、第1の排気温センサ54及び第2の排気温センサ55、空燃比センサ56等の各種センサ類からの情報に基づいて、NOx吸蔵触媒53やDPF52等の再生処理を適宜実行する。
The
さらにECU70は、NOx吸蔵触媒53が硫黄酸化物(SOx)による被毒状態であるか否かを判定する被毒判定部(被毒判定装置)72を備えている。再生処理部71は、この被毒判定部72の判定結果に基づいてNOx吸蔵触媒53の再生処理(Sパージ)を実行する。すなわち被毒判定部72によってNOx吸蔵触媒53が硫黄酸化物による被毒状態であると判定されると、再生処理部71がNOx吸蔵触媒53の再生処理として、NOx吸蔵触媒53に吸蔵された硫黄酸化物(SOx)を分解(還元)するSパージを所定のタイミングで実行する。
The
本発明は、このようにNOx吸蔵触媒53が、例えば、硫黄酸化物(SOx)による被毒状態であるか否かを判定する被毒判定部72に特徴がある。以下では、この被毒判定部72についてより詳細に説明する。
The present invention is characterized by the
被毒判定部72は、図2に示すように、車速検出部73と、第1の排気温検出部74と、第2の排気温検出部75と、判定値演算部76と、期間変更部77と、触媒判定部78と、判定値補正部79と、を備える。
As shown in FIG. 2, the
車速検出部73は、車速センサ58による検出情報に基づいて車両1の速度を検出する。第1の排気温検出部74は、第1の排気温センサ54による検出情報に基づいてNOx吸蔵触媒53に流入する排ガスの温度を検出する。第2の排気温検出部75は、第2の排気温センサ55による検出情報に基づいてNOx吸蔵触媒53から下流側に流出する排ガスの温度を検出する。
The vehicle
判定値演算部76は、第1の排気温検出部74による検出温度Te1と第2の排気温検出部75による検出温度Te2との温度差ΔTeに基づく被毒判定値を演算により求める。本実施形態では、第1の排気温検出部74による検出温度Te1と第2の排気温検出部75による検出温度Te2との温度差ΔTeを所定の計測期間(本実施形態では計測時間T)に亘って積算した温度差積算値ΣΔTeを被毒判定値として求める。また判定値演算部76は、車速検出部73によって検出される車両1の速度(車速)Vが所定の速度領域内にある状態で、計測時間Tに亘って温度差ΔTeを積算することで温度差積算値ΣΔTeを求める。
The determination
したがって、判定値演算部76は、例えば、温度差ΔTeの積算を所定のタイミングで開始してから計測時間Tを経過するまでに車速Vが所定の速度領域から他の速度領域に移行した場合には、移行時点で温度差ΔTeの積算を中止し、移行した速度領域において温度差ΔTeの積算を改めて開始することになる。つまり判定値演算部76が温度差積算値ΣΔTeを演算することができるのは、車速Vが所定の速度領域内に計測時間T以上維持されている場合に限られる。
Therefore, for example, when the vehicle speed V has shifted from a predetermined speed region to another speed region after the measurement time T has elapsed since the integration of the temperature difference ΔTe was started at a predetermined timing, the determination
本実施形態では、図3に示すように、車両の速度領域としては、車速Vが最も遅い領域(V1以下)である第1の速度領域A1と、車速Vが第1の速度領域A1よりも速い領域(V1−V2)である第2の速度領域A2と、車速Vが第2の速度領域A2よりも速い領域(V2以上)、つまり車速Vが最も速い領域である第3の速度領域A3と、に切り分けられている。そして車速Vが第1から第3の速度領域A1〜A3の何れかの領域内に待機計測T以上、維持されている場合に、判定値演算部76によって温度差積算値ΣΔTが求められる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, as a vehicle speed region, the first speed region A1 in which the vehicle speed V is the slowest region (V1 or less), and the vehicle speed V is higher than the first speed region A1. A second speed area A2 which is a fast area (V1-V2) and a third speed area A3 where the vehicle speed V is faster than the second speed area A2 (V2 or higher), that is, the area where the vehicle speed V is the fastest. And is divided into. When the vehicle speed V is maintained for at least the standby measurement T in any one of the first to third speed regions A1 to A3, the temperature difference integrated value ΣΔT is obtained by the determination
ここで温度差ΔTeを積算する計測時間Tは、車速Vが第1から第3の速度領域A1〜A3の何れの領域であるかに拘わらず一定時間としてもよいが、本実施形態では、期間変更部77が、車速Vが第1から第3の速度領域A1〜A3の何れの領域であるかに応じて計測時間Tを適宜変更する。車速Vが速いほど温度差積算値ΣΔTeの変化率が大きいため、期間変更部77は、その変化率に応じて計測時間Tを適宜変更している。
Here, the measurement time T for accumulating the temperature difference ΔTe may be a constant time regardless of which of the first to third speed regions A1 to A3 the vehicle speed V is. The changing
具体的には、期間変更部77は、車両1の速度領域が、速度の速い領域であるほど、計測時間Tを短い時間に変更する。上述のように第1から第3の速度領域A1〜A3が設定されている場合、期間変更部77は、図3に示すように、車速Vが第1の速度領域A1であるときに計測時間Tを最も長い計測時間T3に設定(変更)し、車速Vが第2の速度領域A2であるときに計測時間Tを計測時間T3よりも短い計測時間T2に設定し、車速Vが第3の速度領域A3であるときに計測時間Tを最も短い計測時間T1に設定する。
Specifically, the
そして判定値演算部76は、車速Vが第1の速度領域A1内にある状態では、図4(a)に示すように、計測時間T3に亘って温度差ΔTeを積算することで温度差積算値ΣΔTe1を求める。また車速Vが第2の速度領域A2内にある状態では、図4(b)に示すように、計測時間T2に亘って温度差ΔTeを積算することで温度差積算値ΣΔTe2を求める。さらに車速Vが第3の速度領域A3内にある状態では、図4(c)に示すように、計測時間T1に亘って温度差ΔTeを積算することで温度差積算値ΣΔTe3を求める。
Then, in the state where the vehicle speed V is in the first speed region A1, the judgment
触媒判定部78は、このように判定値演算部76によって求められた温度差積算値ΣΔTe(ΣΔTe1,ΣΔTe2,ΣΔTe3)と、予め設定されている判定閾値ΣΔTebとに基づいて、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態であるか否かを判定する。ここで判定閾値ΣΔTebは、本実施形態では、車速Vが最も遅い第1の速度領域A1に対応して設定されている。このため、車速Vが第1の速度領域A1にある場合には、温度差積算値ΣΔTe1が判定閾値ΣΔTeb以下であれば、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態であると判定する。例えば、図5(a)中に実線で示すように、温度差積算値ΣΔTeが計測時間T3を経過した時点で判定閾値ΣΔTeb以下である場合には、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態であると判定する。一方、図5(a)中に点線で示すように、温度差積算値ΣΔTeが計測時間T3を経過した時点で判定閾値ΣΔTebよりも高い場合には、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態ではないと判定する。
Based on the temperature difference integrated value ΣΔTe (ΣΔTe1, ΣΔTe2, ΣΔTe3) obtained by the determination
これに対し、車速Vが第2の速度領域A2又は第3の速度領域A3にある場合には、触媒判定部78による判定の前に、判定値補正部79が被毒判定値である温度差積算値ΣΔTe2,ΣΔTe3を適宜補正する。例えば、温度差積算値に所定の補正係数を乗算することで、温度差積算値ΣΔTe2,ΣΔTe3を、判定閾値ΣΔTebに対応する値に調整する。
On the other hand, when the vehicle speed V is in the second speed region A2 or the third speed region A3, before the determination by the
例えば、車速Vが第2の速度領域A2にある場合には、触媒判定部78は、温度差積算値ΣΔTe2に所定の補正係数K2を乗算した値(ΣΔTe2×K2)が判定閾値ΣΔTeb以下であるときに、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態であると判定する。すなわち図5(b)に実線で示すように、補正後の温度差積算値(ΣΔTe×K2)が計測時間T2を経過した時点で判定閾値ΣΔTeb以下である場合には、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態であると判定する。一方、図5(b)中に点線で示すように、補正後の温度差積算値(ΣΔTe×K2)が計測時間T2を経過した時点で判定閾値ΣΔTebよりも高い場合には、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態ではないと判定する。
For example, when the vehicle speed V is in the second speed region A2, the
また車速Vが第3の速度領域A3にある場合には、触媒判定部78は、補正後の温度差積算値(ΣΔTe3×K3)が判定閾値ΣΔTeb以下である場合に、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態であると判定する。例えば、図5(c)中に実線で示すように、補正後の温度差積算値(ΣΔTe×K3)が計測時間T3を経過した時点で判定閾値ΣΔTeb以下である場合には、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態であると判定する。一方、図5(c)中に点線で示すように、補正後の温度差積算値(ΣΔTe×K3)が計測時間T3を経過した時点で判定閾値ΣΔTebよりも高い場合には、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態ではないと判定する。
When the vehicle speed V is in the third speed region A3, the
なお補正係数は、第1から第3の速度領域A1〜A3における温度差積算値ΣΔTeの変化率の違い等を考慮して適宜決定されればよい。ちなみに本実施形態では、判定閾値ΣΔTebは車速Vが最も遅い領域である第1の速度領域A1に対応して設定されているため、補正係数K2,K3は1よりも小さい値となる。
以下、本発明に係る排気浄化触媒の被毒判定制御について、図6のフローチャートを参照してさらに説明する。
The correction coefficient may be appropriately determined in consideration of the difference in change rate of the temperature difference integrated value ΣΔTe in the first to third speed regions A1 to A3. Incidentally, in the present embodiment, the determination threshold value ΣΔTeb is set corresponding to the first speed region A1 in which the vehicle speed V is the slowest, so that the correction coefficients K2 and K3 are values smaller than 1.
Hereinafter, the poisoning determination control of the exhaust purification catalyst according to the present invention will be further described with reference to the flowchart of FIG.
図6に示すように、エンジン10を始動させると、まずステップS1で、エンジン10が安定状態であるか否かを判定する。具体的には、エンジン10の冷却水の温度(水温)WTが所定温度(例えば、80℃程度)よりも高いか否かを判定する。そして水温WTが所定温度よりも高い場合には、エンジン10が安定状態であると判定し(ステップS1:Yes)、ステップS2に進み、被毒判定制御を開始する。
As shown in FIG. 6, when the
まずは車両1の速度Vが何れの速度領域にあるかを判定する。本実施形態では、ステップS2で車両1の速度Vが第1の速度領域A1にあるか否かを判定する。ここで車両1の速度Vが第1の速度領域A1内にあれば(ステップS2:Yes)、ステップS3に進む。
First, it is determined in which speed region the speed V of the
ステップS3では、第1の速度領域A1に対応する計測時間T3に亘って温度差ΔTeを積算して温度差積算値ΣΔTe1を求める。なお、上述したように車両1の速度Vが計測時間T3以上、第1の速度領域A1内に維持されている場合に、温度差積算値ΣΔTe1が求められる。温度差積算値ΣΔTe1が求められると、その後、ステップS4で、この温度差積算値ΣΔTe1が判定閾値ΣΔTeb以下であるか否かを判定する。ここで温度差積算値ΣΔTe1が判定閾値ΣΔTeb以下である場合には(ステップS4:Yes)、NOx吸蔵触媒53が被毒状態であると判定し、その後、所定のタイミングでSパージを実行する(ステップS5)。本実施形態では、温度差積算値ΣΔTe1が判定閾値ΣΔTeb以下であると判定された後、次にDPF再生を実行する際に、Sパージを併せて実行している。勿論、Sパージを実行するタイミングは、特に限定されず、例えば、被毒状態であると判定された直後に、DPF再生とは別途実行するようにしてもよい。
In step S3, the temperature difference ΔTe is integrated over the measurement time T3 corresponding to the first speed region A1 to obtain the temperature difference integrated value ΣΔTe1. As described above, when the speed V of the
一方、ステップS4で、温度差積算値ΣΔTe1が判定閾値ΣΔTebよりも大きい場合には(ステップS4:No)、NOx吸蔵触媒53は被毒状態ではないと判定し、Sパージを実行することなく、一連の処理を終了する。
On the other hand, if the temperature difference integrated value ΣΔTe1 is larger than the determination threshold value ΣΔTeb in step S4 (step S4: No), it is determined that the
またステップS2で、車両1の速度Vが第1の速度領域A1にない場合には(ステップS2:No)、ステップS6で車両1の速度が第2の速度領域A2にあるか否かをさらに判定する。ここで車両1の速度Vが第2の速度領域A2にあれば(ステップS6:Yes)、ステップS7に進む。ステップS7では、第2の速度領域A2に対応する計測時間T2に亘って温度差ΔTeを積算して温度差積算値ΣΔTe2を求める。このときも車両1の速度Vが計測時間T2以上、第2の速度領域A2内に維持されている場合に、温度差積算値ΣΔTe2が求められる。
If the speed V of the
温度差積算値ΣΔTe2が求められると、その後、判定閾値ΣΔTebに応じて、この温度差積算値ΣΔTe2を補正する。本実施形態では温度差積算値ΣΔTe2に補正係数K2を乗算する(ステップS8)。そして補正後の温度差積算値(ΣΔTe2×K2)が判定閾値ΣΔTeb以下であるか否かを判定する(ステップS9)。ここで補正後の温度差積算値(ΣΔTe2×K2)が判定閾値ΣΔTeb以下である場合には(ステップS9:Yes)、NOx吸蔵触媒53が被毒状態であると判定し、ステップS5に進む。一方、ステップS9で、補正後の温度差積算値(ΣΔTe2×K2)が判定閾値ΣΔTebよりも大きい場合には(ステップS9:No)、NOx吸蔵触媒53は被毒状態ではないと判定し、Sパージを実行することなく、一連の処理を終了する。
When the temperature difference integrated value ΣΔTe2 is obtained, the temperature difference integrated value ΣΔTe2 is corrected according to the determination threshold value ΣΔTeb. In the present embodiment, the temperature difference integrated value ΣΔTe2 is multiplied by the correction coefficient K2 (step S8). Then, it is determined whether or not the corrected temperature difference integrated value (ΣΔTe2 × K2) is equal to or less than the determination threshold value ΣΔTeb (step S9). If the corrected temperature difference integrated value (ΣΔTe2 × K2) is equal to or smaller than the determination threshold value ΣΔTeb (step S9: Yes), it is determined that the
さらにステップS6で車両1の速度Vが第2の速度領域A2にない場合、つまり車両1の速度Vが第3の速度領域A3にある場合(ステップS6:No)、ステップS10に進む。ステップS10では、第3の速度領域A3に対応する計測時間T1に亘って温度差ΔTeを積算して温度差積算値ΣΔTe3を求める。このときも車両1の速度Vが計測時間T1以上、第3の速度領域A3内に維持されている場合に温度差積算値ΣΔTe3が求められる。
Furthermore, when the speed V of the
温度差積算値ΣΔTe3が求められると、その後、判定閾値ΣΔTebに応じて、この温度差積算値ΣΔTe3を補正する。本実施形態では温度差積算値ΣΔTe3に補正係数K3を乗算する(ステップS11)。そして補正後の温度差積算値(ΣΔTe3×K3)が判定閾値ΣΔTeb以下であるか否かを判定する(ステップS12)。補正後の温度差積算値(ΣΔTe3×K3)が判定閾値ΣΔTebよりも大きい場合には(ステップS12:No)、NOx吸蔵触媒53が被毒状態ではないと判定し、一連の処理を終了する。一方、ステップS12で補正後の温度差積算値(ΣΔTe3×K3)が判定閾値ΣΔTeb以下である場合には(ステップS12:Yes)、NOx吸蔵触媒53が被毒状態であると判定し、ステップS13に進む。
When the temperature difference integrated value ΣΔTe3 is obtained, the temperature difference integrated value ΣΔTe3 is corrected according to the determination threshold value ΣΔTeb. In this embodiment, the temperature difference integrated value ΣΔTe3 is multiplied by the correction coefficient K3 (step S11). Then, it is determined whether or not the corrected temperature difference integrated value (ΣΔTe3 × K3) is equal to or less than the determination threshold value ΣΔTeb (step S12). When the corrected temperature difference integrated value (ΣΔTe3 × K3) is larger than the determination threshold value ΣΔTeb (step S12: No), it is determined that the
ステップS13では、温度差積算値ΣΔTe3が、さらに故障判定閾値(例えば、零)よりも低いか否かを判定する。そして温度差積算値ΣΔTe3が故障判定閾値以上であれば(ステップS13:No)、ステップS5に進みSパージを実行する。また温度差積算値ΣΔTe3が故障判定閾値よりも低い場合には、つまり温度差積算値ΣTe3が極端に小さい値である場合には(ステップS13:Yes)、ステップS14に進み、NOx吸蔵触媒53の異常(異常熱劣化)であると判定し、その異常を、例えば、警告灯を点灯させること等により運転者に報知し、一連の処理を終了する。
In step S13, it is determined whether or not the temperature difference integrated value ΣΔTe3 is further lower than a failure determination threshold (for example, zero). If the temperature difference integrated value ΣΔTe3 is equal to or greater than the failure determination threshold value (step S13: No), the process proceeds to step S5 and S purge is executed. When the temperature difference integrated value ΣΔTe3 is lower than the failure determination threshold value, that is, when the temperature difference integrated value ΣTe3 is an extremely small value (step S13: Yes), the process proceeds to step S14 and the
以上説明したように、本実施形態では、被毒判定値である温度差積算値ΣΔTeと、予め設定された判定閾値ΣΔTebとに基づいて、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態であるか否かを判定するようにした。すなわち温度差積算値ΣΔTeが判定閾値ΣΔTebよりも低い場合に、NOx吸蔵触媒53がSOxによる被毒状態であると判定するようにした。これにより、誤判定を抑制してNOx吸蔵触媒53が被毒状態であるか否かを適切に判定することができる。したがって、この判定結果に基づいてSパージを適宜実行することで、不要なSパージを抑制することができ、燃料の使用を抑制して燃費の向上を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, whether or not the
また本実施形態では、判定閾値ΣΔTebを一つだけ設定し、車速Vが第1から第3の速度領域A1〜A3の何れの領域にあるかによって、温度積算値ΣΔTeを適宜補正し、補正後の温度積算値と判定閾値ΣΔTebとに基づいてNOx吸蔵触媒53が被毒状態であるか否かを判定するようにした。これにより、判定閾値を各速度領域に応じて設定するのに比べて、被毒判定制御を容易に実行することができる。
In the present embodiment, only one determination threshold value ΣΔTeb is set, and the temperature integrated value ΣΔTe is appropriately corrected depending on which of the first to third speed regions A1 to A3 the vehicle speed V is, and after the correction Whether or not the
さらに、車速Vが第1から第3の何れの車速領域A1〜A3にあるかによって、計測時間Tを変更するようにしているため、車速Vが何れの速度領域A1〜A3にあるかに拘わらず、被毒判定における誤判定を抑制することができる。詳しくは、車両1の速度Vが遅いほど、NOx吸蔵触媒53での瞬間的な温度差ΔTeは小さくなるが、本実施形態では、車速Vが遅いほど、所定の計測時間Tを長い時間に変更している。このため、車速Vが何れの速度領域にあるかに拘わらず、温度差積算値ΣΔTeは比較的大きい値となる。したがって、車速Vが何れの速度領域にあるかに拘わらず、誤判定をより確実に抑制することができる。また、車速Vが速いほど計測時間Tが短くなるようにすることで、車速Vに拘わらず計測時間Tを一定としている場合に比べて、判定回数を増加させることができる。したがって、NOx吸蔵触媒53が被毒状態であるか否かをより適切に判定することができる。
Furthermore, since the measurement time T is changed depending on which of the first to third vehicle speed regions A1 to A3, the vehicle speed V is in any of the speed regions A1 to A3. Therefore, it is possible to suppress erroneous determination in poisoning determination. Specifically, as the speed V of the
なお、本実施形態では、温度積算値ΣΔTeに基づいてNOx吸蔵触媒53が被毒状態であるか否かを判定するようにしが、例えば、温度差ΔTeに基づいて判定するようにしてもよい。具体的には、判定値演算部76は、車両1の速度Vが所定の速度領域に入ってから所定の待機期間の経過後の温度差ΔTeを被毒判定値として演算する。そして、触媒判定部78が、この温度差ΔTeが予め設定されて判定閾値ΔTebよりも小さい場合に、NOx吸蔵触媒53が被毒状態であると判定するようにしてもよい。この場合にも、誤判定を抑制してNOx吸蔵触媒53が被毒状態であるか否かを適切に判定することができる。
In the present embodiment, it is determined whether or not the
ところで、NOx吸蔵触媒53における排気ガスの上昇温度は、NOx吸蔵触媒53の劣化度合いが進むにつれて低下する。また図7に示すように、車両1の走行距離が長くなるほど、NOx吸蔵触媒53の劣化度合いは高くなる。このため、車両1の走行距離に応じて(NOx吸蔵触媒53の劣化度合いに応じて)、判定閾値ΣΔTebを補正するようにしてもよい。具体的には、図8に示すように、被毒判定部72が、劣化判定部80、閾値補正部81をさらに備えるようにしてもよい。
By the way, the rising temperature of the exhaust gas in the
劣化判定部80は、NOx吸蔵触媒53の劣化度合いを判定する。例えば、本実施形態では、劣化判定部80は、車両1の走行距離に基づいてNOx吸蔵触媒53の劣化状態を判定する(図7参照)。閾値補正部81は、この劣化判定部80の判定結果に応じて、NOx吸蔵触媒53の劣化度合いが高いほど、上述した判定閾値ΣΔTebが小さい値となるように補正する。
The
これにより、NOx吸蔵触媒53が被毒状態であるか否かをより正確に判定することができる。したがって、この判定結果に基づいてSパージを適宜実行することで、不要なSパージをさらに抑制することができ、燃料の使用を抑制して、燃費の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
Thereby, it can be determined more accurately whether or not the
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment.
上述の実施形態では、温度差ΔTeを所定の計測時間Tだけ積算して温度差積算値ΣΔTeを求めたが、温度積算値ΣΔTeは車両の走行距離に基づいて求めるようにしてもよい。すなわち、車両1が所定の計測距離(計測期間)だけ走行する間、温度差ΔTeを積算することで温度差積算値ΣΔTeを求めるようにしてもよい。また、温度差ΔTeに基づいて被毒状態を判定する場合、温度差ΔTeを算出するまでの待機期間も同様、時間に限定されず、車両1の走行距離等であってもよい。
In the above-described embodiment, the temperature difference ΔTe is integrated by the predetermined measurement time T to obtain the temperature difference integrated value ΣΔTe. However, the temperature integrated value ΣΔTe may be obtained based on the travel distance of the vehicle. That is, while the
また上述の実施形態では、第1の速度領域A1に対応する判定閾値ΣΔTebを設定したが、勿論、判定閾値ΣΔTebは、第2の速度領域A2又は第3の速度領域A3に対応して設定されていてもよい。また上述の実施形態では、車両1の速度領域を3つ設定した例を説明したが、速度領域は4つ以上設定してもよいし、2つ設定するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the determination threshold ΣΔTeb corresponding to the first speed region A1 is set. Of course, the determination threshold ΣΔTeb is set corresponding to the second speed region A2 or the third speed region A3. It may be. In the above-described embodiment, an example in which three speed regions of the
また上述の実施形態では、燃料噴射弁から追加噴射を行うことで排気ガスの空燃比を調整するようにしたが、排気管の所定位置、例えば、酸化触媒51の入口付近等に別途インジェクタを設け、このインジェクタから燃料を排気管内に噴射させるようにしてもよい。この場合には、インジェクタから燃料以外の還元剤(炭化水素)を噴射するようにしてもよい。
また、上述した実施形態ではディーゼルエンジンを例示したが、勿論、本発明は他のエンジンにも適用することができる。
In the above-described embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas is adjusted by performing additional injection from the fuel injection valve. However, a separate injector is provided at a predetermined position of the exhaust pipe, for example, near the inlet of the
Moreover, although the diesel engine was illustrated in embodiment mentioned above, of course, this invention is applicable also to another engine.
1 車両
10 エンジン
11 エンジン本体
12 シリンダヘッド
13 シリンダブロック
14 シリンダボア
15 ピストン
16 コンロッド
17 クランクシャフト
18 燃焼室
19 吸気ポート
20 吸気マニホールド
21 吸気管
22 吸気弁
23 排気ポート
24 排気マニホールド
25 排気管
26 排気弁
27 ターボチャージャ
28 インタークーラ
29 スロットルバルブ
30 EGR管
31 EGRクーラ
32 EGR弁
33 燃料噴射弁
34 コモンレール
35 サプライポンプ
51 酸化触媒
52 DPF
53 NOx吸蔵触媒
54 第1の排気温センサ
55 第2の排気温センサ
56 空燃比センサ
58 車速センサ
70 ECU
DESCRIPTION OF
53
Claims (6)
前記排気浄化触媒に流入する排気の温度を検出する第1の排気温検出部と、
前記排気浄化触媒から流出する排気の温度を検出する第2の排気温検出部と、
前記第1の排気温検出部による検出温度と前記第2の排気温検出部による検出温度との温度差に基づく被毒判定値を演算により求める判定値演算部と、
前記被毒判定値が判定閾値よりも小さい場合に、前記排気浄化触媒が前記被毒状態であると判定する触媒判定部と、を備える
ことを特徴とする被毒判定装置。 A poison determination device that determines whether or not an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an engine mounted on a vehicle is poisoned,
A first exhaust temperature detector that detects the temperature of exhaust flowing into the exhaust purification catalyst;
A second exhaust temperature detector for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out from the exhaust purification catalyst;
A determination value calculation unit for calculating a poisoning determination value based on a temperature difference between a temperature detected by the first exhaust temperature detection unit and a temperature detected by the second exhaust temperature detection unit;
And a catalyst determination unit that determines that the exhaust purification catalyst is in the poisoning state when the poisoning determination value is smaller than a determination threshold.
前記被毒判定値が演算される際の前記車両の速度領域に応じて、前記被毒判定値を補正する判定値補正部を有する
ことを特徴とする被毒判定装置。 The poison determination apparatus according to claim 1,
A poisoning determination apparatus, comprising: a determination value correcting unit that corrects the poisoning determination value according to a speed region of the vehicle when the poisoning determination value is calculated.
前記判定値補正部は、前記車両の速度が最も遅い第1の速度領域と、前記車両の速度が前記第1の速度領域よりも速い第2の速度領域と、前記車両の速度が前記第2の速度領域よりも速い第3の速度領域と、でそれぞれ前記被毒判定値を補正する
ことを特徴とする被毒判定装置。 The poison determination apparatus according to claim 2,
The determination value correction unit includes a first speed region where the vehicle speed is the slowest, a second speed region where the vehicle speed is faster than the first speed region, and the vehicle speed is the second speed region. A poisoning determination apparatus that corrects the poisoning determination value in a third speed region that is faster than the speed region.
前記判定値演算部は、前記車両の速度が所定の速度領域に入ってから所定の待機期間経過後の前記温度差を前記被毒判定値として演算する
ことを特徴とする被毒判定装置。 The poison determination apparatus according to claim 2 or 3,
The determination value calculation unit calculates the temperature difference after a predetermined standby period has elapsed after the vehicle speed has entered a predetermined speed range as the poison determination value.
前記判定値演算部は、前記温度差を所定の計測期間に亘って積算した温度差積算値を前記被毒判定値として求める
ことを特徴とする被毒判定装置。 The poison determination apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The determination value calculation unit obtains a temperature difference integrated value obtained by integrating the temperature difference over a predetermined measurement period as the poisoning determination value.
前記排気浄化触媒の劣化度合いを判定する劣化判定部と、
前記劣化判定部の判定結果に応じて、前記排気浄化触媒の劣化度合いが高いほど前記判定閾値を小さい値に補正する閾値補正部と、を備える
ことを特徴とする被毒判定装置。
The poison determination apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A deterioration determination unit that determines the degree of deterioration of the exhaust purification catalyst;
A poison determination device comprising: a threshold correction unit that corrects the determination threshold to a smaller value as the degree of deterioration of the exhaust purification catalyst is higher in accordance with a determination result of the deterioration determination unit.
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