JP3407439B2 - 排気温度演算装置 - Google Patents
排気温度演算装置Info
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- JP3407439B2 JP3407439B2 JP29966994A JP29966994A JP3407439B2 JP 3407439 B2 JP3407439 B2 JP 3407439B2 JP 29966994 A JP29966994 A JP 29966994A JP 29966994 A JP29966994 A JP 29966994A JP 3407439 B2 JP3407439 B2 JP 3407439B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気温度演算装置に関
し、特に触媒を有する内燃機関の始動後の排気温度を正
確に演算する装置であって、触媒性能の自己診断におい
て、触媒活性温度になっているか否かを正確に判定する
装置に関する。
し、特に触媒を有する内燃機関の始動後の排気温度を正
確に演算する装置であって、触媒性能の自己診断におい
て、触媒活性温度になっているか否かを正確に判定する
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、内燃機関の始動後に排気系の
排気温度をセンサで検出するとともに、触媒性能を自己
診断するときに、触媒活性温度になったか否かを判定す
る触媒活性温度判定方法が知られている。
排気温度をセンサで検出するとともに、触媒性能を自己
診断するときに、触媒活性温度になったか否かを判定す
る触媒活性温度判定方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の排気
温度検出方法では、排気温度の検出精度がセンサの取り
付け位置等に依存し、また、排気の流速変化による熱伝
達項も無視されるため、検出された排気温度に誤差が生
じていた。また、従来の触媒活性温度判定方法について
も、加速で＋，減速で−のポイントを積算し、このポイ
ントが所定値以上なら活性温度と判定する方法となって
いたため、やはり触媒活性温度の判定精度があまり良く
なかった。
温度検出方法では、排気温度の検出精度がセンサの取り
付け位置等に依存し、また、排気の流速変化による熱伝
達項も無視されるため、検出された排気温度に誤差が生
じていた。また、従来の触媒活性温度判定方法について
も、加速で＋，減速で−のポイントを積算し、このポイ
ントが所定値以上なら活性温度と判定する方法となって
いたため、やはり触媒活性温度の判定精度があまり良く
なかった。
【０００４】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、排気温度を正確に演算し、触媒活性温度
を正確に判定できるような排気温度演算装置を提供する
ことを目的とする。
されたもので、排気温度を正確に演算し、触媒活性温度
を正確に判定できるような排気温度演算装置を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明にかかる排気温度演算装置では、図１に示すように、
機関の排気通路に介装される触媒の入口及び出口の排気
温度を演算する装置であって、機関の始動時の冷却水温
を検出する冷却水温検出手段と、該冷却水温に基づいて
始動時の触媒入口及び出口の触媒温度を推定する始動時
触媒温度推定手段と、機関の回転数を検出する機関回転
数検出手段と、機関への吸入空気質量を検出する吸入空
気質量検出手段と、機関に噴射供給される燃料質量を検
出する燃料質量検出手段と、前記吸入空気質量と燃料質
量とに基づいて、機関が始動してから触媒へ付着した凝
縮水質量を演算する凝縮水質量演算手段と、演算された
凝縮水質量に基づいて、すべての凝縮水を気化させるの
に必要なエンタルピーを演算する凝縮水気化エンタルピ
ー演算手段と、前記機関の回転数と吸入空気質量とに基
づいて排気温度を推定する排気温度推定手段と、前記吸
入空気質量、燃料質量、排気温度、及び排気の比熱に基
づいて、触媒上流側の排気エンタルピーを演算する触媒
上流側エンタルピー演算手段と、該触媒上流側エンタル
ピー、吸入空気質量、燃料質量に基づいて触媒に流入す
る排気の流入エンタルピーを演算する流入エンタルピー
演算手段と、前記吸入空気質量、燃料質量、排気の比
熱、流入エンタルピー、始動時の触媒温度に基づいて触
媒入口の排気温度を演算する触媒入口排気温度演算手段
と、前記触媒入口の排気温度に基づいて触媒へ付着した
凝縮水の気化の開始を判定する凝縮水気化判定手段と、
触媒へ付着した凝縮水の気化が開始してからの流入エン
タルピーを積分する流入エンタルピー積分手段と、該流
入エンタルピーの積分値が、すべての凝縮水を気化させ
るのに必要なエンタルピー以下であるときは、触媒出口
の排気温度を気化潜熱による一定値として演算し、前記
積分値が、すべての凝縮水を気化させるのに必要なエン
タルピーを越えたときは、少なくとも吸入空気質量、燃
料質量、流入エンタルピー、排気の比熱、及び始動時の
触媒温度に基づいて触媒出口の排気温度を演算する触媒
出口排気温度演算手段と、を備えた。
明にかかる排気温度演算装置では、図１に示すように、
機関の排気通路に介装される触媒の入口及び出口の排気
温度を演算する装置であって、機関の始動時の冷却水温
を検出する冷却水温検出手段と、該冷却水温に基づいて
始動時の触媒入口及び出口の触媒温度を推定する始動時
触媒温度推定手段と、機関の回転数を検出する機関回転
数検出手段と、機関への吸入空気質量を検出する吸入空
気質量検出手段と、機関に噴射供給される燃料質量を検
出する燃料質量検出手段と、前記吸入空気質量と燃料質
量とに基づいて、機関が始動してから触媒へ付着した凝
縮水質量を演算する凝縮水質量演算手段と、演算された
凝縮水質量に基づいて、すべての凝縮水を気化させるの
に必要なエンタルピーを演算する凝縮水気化エンタルピ
ー演算手段と、前記機関の回転数と吸入空気質量とに基
づいて排気温度を推定する排気温度推定手段と、前記吸
入空気質量、燃料質量、排気温度、及び排気の比熱に基
づいて、触媒上流側の排気エンタルピーを演算する触媒
上流側エンタルピー演算手段と、該触媒上流側エンタル
ピー、吸入空気質量、燃料質量に基づいて触媒に流入す
る排気の流入エンタルピーを演算する流入エンタルピー
演算手段と、前記吸入空気質量、燃料質量、排気の比
熱、流入エンタルピー、始動時の触媒温度に基づいて触
媒入口の排気温度を演算する触媒入口排気温度演算手段
と、前記触媒入口の排気温度に基づいて触媒へ付着した
凝縮水の気化の開始を判定する凝縮水気化判定手段と、
触媒へ付着した凝縮水の気化が開始してからの流入エン
タルピーを積分する流入エンタルピー積分手段と、該流
入エンタルピーの積分値が、すべての凝縮水を気化させ
るのに必要なエンタルピー以下であるときは、触媒出口
の排気温度を気化潜熱による一定値として演算し、前記
積分値が、すべての凝縮水を気化させるのに必要なエン
タルピーを越えたときは、少なくとも吸入空気質量、燃
料質量、流入エンタルピー、排気の比熱、及び始動時の
触媒温度に基づいて触媒出口の排気温度を演算する触媒
出口排気温度演算手段と、を備えた。
【０００６】請求項２の発明にかかる排気温度演算装置
では、前記凝縮水質量に、触媒の容量に応じた上限値を
設定した。請求項３の発明にかかる排気温度演算装置で
は、前記始動時触媒温度設定手段は、始動時の触媒温度
の初期値を、機関が停止してから所定時間経過する前に
始動したときは冷却水温と等しい値に設定し、機関が停
止してから所定時間経過した後に始動したときは冷却水
温に応じて算出するように構成された。
では、前記凝縮水質量に、触媒の容量に応じた上限値を
設定した。請求項３の発明にかかる排気温度演算装置で
は、前記始動時触媒温度設定手段は、始動時の触媒温度
の初期値を、機関が停止してから所定時間経過する前に
始動したときは冷却水温と等しい値に設定し、機関が停
止してから所定時間経過した後に始動したときは冷却水
温に応じて算出するように構成された。
【０００７】請求項４の発明にかかる排気温度演算装置
では、触媒入口排気温度と触媒出口排気温度との平均値
を算出する平均温度手段と、該平均温度が所定値以上と
なったときに触媒が活性化したと判定する判定手段と、
を備えた。
では、触媒入口排気温度と触媒出口排気温度との平均値
を算出する平均温度手段と、該平均温度が所定値以上と
なったときに触媒が活性化したと判定する判定手段と、
を備えた。
【０００８】
【作用】上記、請求項１の発明にかかる排気温度演算装
置によれば、排気温度を演算するのに、凝縮水の気化熱
やエンタルピーの概念が導入され、排気温度の検出精度
が向上する。請求項２の発明にかかる排気温度演算装置
によれば、触媒担体が吸収する凝縮水量には限界がある
ので、触媒の容量に応じて上限値を設定することによ
り、さらに排気温度の検出精度が向上する。
置によれば、排気温度を演算するのに、凝縮水の気化熱
やエンタルピーの概念が導入され、排気温度の検出精度
が向上する。請求項２の発明にかかる排気温度演算装置
によれば、触媒担体が吸収する凝縮水量には限界がある
ので、触媒の容量に応じて上限値を設定することによ
り、さらに排気温度の検出精度が向上する。
【０００９】請求項３の発明にかかる排気温度演算装置
によれば、ホット再スタート時の精度が向上する。請求
項４の発明にかかる触媒活性温度判定装置によれば、凝
縮水の気化熱やエンタルピーの概念が導入されているの
で、触媒活性温度の判定精度が向上する。
によれば、ホット再スタート時の精度が向上する。請求
項４の発明にかかる触媒活性温度判定装置によれば、凝
縮水の気化熱やエンタルピーの概念が導入されているの
で、触媒活性温度の判定精度が向上する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図２〜図12に基づい
て説明する。まず、本実施例のシステムを、図２に基づ
いて説明する。吸入空気は、エンジン１の吸気通路２を
介してエンジン１内に供給される。該吸気通路２には、
吸入空気質量を検出するエアフローメータ３が備えられ
ている。燃料はインジェクタ４によりエンジン１内に供
給され、点火プラグ５により着火される。エンジン１に
は、エンジン１の回転数を検出するクランク角センサ６
と、エンジン１の冷却水温を検出する冷却水温センサ７
と、が備えられている。
て説明する。まず、本実施例のシステムを、図２に基づ
いて説明する。吸入空気は、エンジン１の吸気通路２を
介してエンジン１内に供給される。該吸気通路２には、
吸入空気質量を検出するエアフローメータ３が備えられ
ている。燃料はインジェクタ４によりエンジン１内に供
給され、点火プラグ５により着火される。エンジン１に
は、エンジン１の回転数を検出するクランク角センサ６
と、エンジン１の冷却水温を検出する冷却水温センサ７
と、が備えられている。
【００１１】排気通路８には、プリ触媒９、メイン触媒
10が介装されている。本実施例では、ＮＯX 低減のた
め、吸気通路２のスロットル弁11下流側と排気通路８の
プリ触媒９の上流側とを結んでＥＧＲ通路12が配設さ
れ、該ＥＧＲ通路12には、ＥＧＲ量を調節するためのス
テップモータ式ＥＧＲ制御弁13が介装され、排圧を検出
する排圧センサ14が備えられている。
10が介装されている。本実施例では、ＮＯX 低減のた
め、吸気通路２のスロットル弁11下流側と排気通路８の
プリ触媒９の上流側とを結んでＥＧＲ通路12が配設さ
れ、該ＥＧＲ通路12には、ＥＧＲ量を調節するためのス
テップモータ式ＥＧＲ制御弁13が介装され、排圧を検出
する排圧センサ14が備えられている。
【００１２】前記エアフローメータ３、クランク角セン
サ６、冷却水温センサ７、排圧センサ14のセンサ信号は
コントロールユニット15に入力され、コントロールユニ
ット15は、これらのセンサ信号に基づいて各アクチュエ
ータを駆動し、故障が発生したときは警告灯16を点灯さ
せて故障を表示する。また、コントロールユニット15に
は、排気温度を演算するソフトウェアが内蔵されてい
る。
サ６、冷却水温センサ７、排圧センサ14のセンサ信号は
コントロールユニット15に入力され、コントロールユニ
ット15は、これらのセンサ信号に基づいて各アクチュエ
ータを駆動し、故障が発生したときは警告灯16を点灯さ
せて故障を表示する。また、コントロールユニット15に
は、排気温度を演算するソフトウェアが内蔵されてい
る。
【００１３】図４〜６は、排気温度を演算する第一実施
例のルーチンを示すフローチャートである。まず、作用
説明図である図３に基づいてこのルーチンの概要につい
て説明する。例えば、時刻ｚ0 でエンジン１を始動し、
時刻ｚ1 から走行を開始した場合、図に示すように、凝
縮水質量、エンジン１の始動時のプリ触媒９の入口の排
気温度ｔ1n，出口の排気温度ｔ2nが変化する。
例のルーチンを示すフローチャートである。まず、作用
説明図である図３に基づいてこのルーチンの概要につい
て説明する。例えば、時刻ｚ0 でエンジン１を始動し、
時刻ｚ1 から走行を開始した場合、図に示すように、凝
縮水質量、エンジン１の始動時のプリ触媒９の入口の排
気温度ｔ1n，出口の排気温度ｔ2nが変化する。
【００１４】プリ触媒９の出口の排気温度ｔ2nが略 343
°Ｋになったとき、プリ触媒９内の凝縮水の気化が開始
し、プリ触媒９に流入した排気のエンタルピーは、この
気化熱分となるため、排気温度ｔ2nは変化しない。した
がって、図３（Ａ）の斜線部で示すように、プリ触媒９
の入口の排気温度ｔ1nが上昇する時刻ｚ1 から、プリ触
媒９に吸収された凝縮水がすべて気化する時刻ｚ2 まで
の間に流入したエンタルピーは、気化潜熱に係るエンタ
ルピーＨw となる。
°Ｋになったとき、プリ触媒９内の凝縮水の気化が開始
し、プリ触媒９に流入した排気のエンタルピーは、この
気化熱分となるため、排気温度ｔ2nは変化しない。した
がって、図３（Ａ）の斜線部で示すように、プリ触媒９
の入口の排気温度ｔ1nが上昇する時刻ｚ1 から、プリ触
媒９に吸収された凝縮水がすべて気化する時刻ｚ2 まで
の間に流入したエンタルピーは、気化潜熱に係るエンタ
ルピーＨw となる。
【００１５】このルーチンは、気化潜熱を計算し、時刻
ｚ0 〜ｚ1 ，時刻ｚ1 〜ｚ2 ，時刻ｚ2 以降の場合に分
け、プリ触媒９の入口の排気温度ｔ1n，出口の排気温度
ｔ2nを演算するものである。次に、図４〜図６のフロー
チャート等に基づいて排気温度を演算する内容を詳細に
説明する。尚、このルーチンは、10ms毎に実行される。
ｚ0 〜ｚ1 ，時刻ｚ1 〜ｚ2 ，時刻ｚ2 以降の場合に分
け、プリ触媒９の入口の排気温度ｔ1n，出口の排気温度
ｔ2nを演算するものである。次に、図４〜図６のフロー
チャート等に基づいて排気温度を演算する内容を詳細に
説明する。尚、このルーチンは、10ms毎に実行される。
【００１６】ステップ（図中では「Ｓ」と記してあり、
以下同様とする）１では、冷却水温センサ７により冷却
水温ｔWnを検出する。このステップが冷却水温検出手段
に相当する。スタート・スイッチがオンしたときは、ス
テップ２→３に進み、プリ触媒９の入口温度の初期値ｔ
10と出口温度の初期値ｔ20を、外気温としての冷却水温
ｔWnに設定する。このステップが始動時触媒温度推定手
段に相当する。
以下同様とする）１では、冷却水温センサ７により冷却
水温ｔWnを検出する。このステップが冷却水温検出手段
に相当する。スタート・スイッチがオンしたときは、ス
テップ２→３に進み、プリ触媒９の入口温度の初期値ｔ
10と出口温度の初期値ｔ20を、外気温としての冷却水温
ｔWnに設定する。このステップが始動時触媒温度推定手
段に相当する。
【００１７】ステップ４では、エアフローメータ３によ
り吸入空気質量Ｇan（g/10ms) を検出する。このステッ
プが吸入空気質量検出手段に相当する。ステップ５で
は、所定期間、例えば100msec 間の累積吸入空気質量SG
an(g/10ms)を次式に基づいて演算する。 SGan＝（Ｇa1＋Ｇa2＋・・・＋Ｇan） （ｎ＝10） ・・・(1) 尚、前記所定期間を、気筒間のバラツキの影響をなくす
ため、任意の回転数で少なくとも全気筒が１回は燃焼す
るように設定する。最高回転数6000rpm 、４気筒であれ
ば、20msec以上の期間が必要であるが、累積値を求める
ための期間があまり長いと応答性が悪くなるので、所定
期間は100msec 程度が適当である。
り吸入空気質量Ｇan（g/10ms) を検出する。このステッ
プが吸入空気質量検出手段に相当する。ステップ５で
は、所定期間、例えば100msec 間の累積吸入空気質量SG
an(g/10ms)を次式に基づいて演算する。 SGan＝（Ｇa1＋Ｇa2＋・・・＋Ｇan） （ｎ＝10） ・・・(1) 尚、前記所定期間を、気筒間のバラツキの影響をなくす
ため、任意の回転数で少なくとも全気筒が１回は燃焼す
るように設定する。最高回転数6000rpm 、４気筒であれ
ば、20msec以上の期間が必要であるが、累積値を求める
ための期間があまり長いと応答性が悪くなるので、所定
期間は100msec 程度が適当である。
【００１８】ステップ６では、クランク角センサ６によ
りエンジン１の回転数Ｎn （1/min)を検出する。このス
テップが機関回転数検出手段に相当する。ステップ７で
は、100msec 間におけるエンジン１の平均回転数ＮnAV
を演算する。 ＮnAV ＝（Ｎ1 ＋Ｎ2 ＋・・・＋Ｎn ）／ｎ （ｎ＝10） ・・・(2) ステップ８では、機関に噴射供給される基本燃料質量Ｔ
pn(g) を次式に基づいて演算する。
りエンジン１の回転数Ｎn （1/min)を検出する。このス
テップが機関回転数検出手段に相当する。ステップ７で
は、100msec 間におけるエンジン１の平均回転数ＮnAV
を演算する。 ＮnAV ＝（Ｎ1 ＋Ｎ2 ＋・・・＋Ｎn ）／ｎ （ｎ＝10） ・・・(2) ステップ８では、機関に噴射供給される基本燃料質量Ｔ
pn(g) を次式に基づいて演算する。
【００１９】
Ｔpn＝Ｋ・Ｇan／Ｎn ・・・(3)
ここで、Ｋはインジェクタ４の特性から定まる定数であ
る。このステップが燃料質量検出手段に相当する。ステ
ップ９では、検出された冷却水温ｔWnより基本燃料質量
Ｔpnの水温補正値ＫTWを求める。図７は水温補正値ＫTW
を求める一例を示す図であり、水温補正値ＫTWは低水温
ほど大きくなっている。
る。このステップが燃料質量検出手段に相当する。ステ
ップ９では、検出された冷却水温ｔWnより基本燃料質量
Ｔpnの水温補正値ＫTWを求める。図７は水温補正値ＫTW
を求める一例を示す図であり、水温補正値ＫTWは低水温
ほど大きくなっている。
【００２０】ステップ10では、次式に基づいて燃料質量
ＴEnを演算する。 ＴEn＝Ｔpn×ＫTW ・・・(4) ステップ11では、累積燃料質量ＧFnを演算する。本実施
例では、４気筒エンジンであり、２回転に１回各気筒に
噴射するシーケンシャル噴射であるので、10msec間で
は、Ｎn ×10/60000回転し、したがって次式に基づいて
累積燃料質量ＧFnが演算される。
ＴEnを演算する。 ＴEn＝Ｔpn×ＫTW ・・・(4) ステップ11では、累積燃料質量ＧFnを演算する。本実施
例では、４気筒エンジンであり、２回転に１回各気筒に
噴射するシーケンシャル噴射であるので、10msec間で
は、Ｎn ×10/60000回転し、したがって次式に基づいて
累積燃料質量ＧFnが演算される。
【００２１】
ＧFn＝（ＴE1・Ｎ1 ＋・・・＋ＴEn・Ｎn ）／6000 ・・・(5)
ステップ12では、100msec 間の平均回転数ＮnAV と（SG
an／ＮnAV ）とから、ルック・アップ・テーブルに基づ
いてエンジン１の排気マニホールド部の排気温度ｔ0nを
求める。図８にルック・アップ・テーブルの一例を示
す。排気温度ｔ0nはエンジン１の運転条件によって推定
され、エンジン１の運転条件は平均回転数ＮnAV と（SG
an／ＮnAV ）とにより決まる。このルック・アップ・テ
ーブルは、排気温度ｔ0nを推定するために、平均回転数
ＮnAV と（SGan／Ｎ nAV ）とから予め求められたテーブ
ルである。
an／ＮnAV ）とから、ルック・アップ・テーブルに基づ
いてエンジン１の排気マニホールド部の排気温度ｔ0nを
求める。図８にルック・アップ・テーブルの一例を示
す。排気温度ｔ0nはエンジン１の運転条件によって推定
され、エンジン１の運転条件は平均回転数ＮnAV と（SG
an／ＮnAV ）とにより決まる。このルック・アップ・テ
ーブルは、排気温度ｔ0nを推定するために、平均回転数
ＮnAV と（SGan／Ｎ nAV ）とから予め求められたテーブ
ルである。
【００２２】尚、この排気温度は 298°Ｋ、１気圧の吸
気条件でのデータである。ここでは、吸気条件変化によ
る差を無視しているが、考慮しても勿論良い。このステ
ップが排気温度推定手段に相当する。ステップ13では、
エンタルピーＨ0nを、累積吸入空気質量SGanと累積燃料
質量ＧFnの和に排気温度ｔ0nと定圧比熱ｃp とを乗じて
演算する。演算式は、次式の通りである。
気条件でのデータである。ここでは、吸気条件変化によ
る差を無視しているが、考慮しても勿論良い。このステ
ップが排気温度推定手段に相当する。ステップ13では、
エンタルピーＨ0nを、累積吸入空気質量SGanと累積燃料
質量ＧFnの和に排気温度ｔ0nと定圧比熱ｃp とを乗じて
演算する。演算式は、次式の通りである。
【００２３】
Ｈ0n＝（SGan＋ＧFn）×ｔ0n×ｃp ・・・(6)
尚、排気の定圧比熱ｃp は、排気成分を二酸化炭素(C
O2),水分(H2O),窒素(N2)で代表させて各排気成分の定圧
比熱の質量比に応じた和として演算される。二酸化炭素
(CO2),水分(H2O),窒素(N2)の定圧比熱が大きいので、こ
れらの定圧比熱の質量比に応じた和が、略排気の比熱ｃ
p となる。
O2),水分(H2O),窒素(N2)で代表させて各排気成分の定圧
比熱の質量比に応じた和として演算される。二酸化炭素
(CO2),水分(H2O),窒素(N2)の定圧比熱が大きいので、こ
れらの定圧比熱の質量比に応じた和が、略排気の比熱ｃ
p となる。
【００２４】このステップが触媒上流側エンタルピー演
算手段に相当する。ステップ14では、プリ触媒９入口に
流入する排気の流入エンタルピーＨ1nを求める。尚、排
気マニホールド部とプリ触媒９入口とは近くに位置し、
排気通路の表面積が小さいので、凝縮水質量は無視す
る。したがって、プリ触媒９入口の流入エンタルピーＨ
1nは、排気マニホールド部出口のエンタルピーＨ0nに対
して一次遅れとなり、また、時定数は排気質量に比例
し、計算間隔（10msec=10 -2sec)に反比例するので、こ
の一次遅れを、次式(7) に基づいて移動平均で近似す
る。
算手段に相当する。ステップ14では、プリ触媒９入口に
流入する排気の流入エンタルピーＨ1nを求める。尚、排
気マニホールド部とプリ触媒９入口とは近くに位置し、
排気通路の表面積が小さいので、凝縮水質量は無視す
る。したがって、プリ触媒９入口の流入エンタルピーＨ
1nは、排気マニホールド部出口のエンタルピーＨ0nに対
して一次遅れとなり、また、時定数は排気質量に比例
し、計算間隔（10msec=10 -2sec)に反比例するので、こ
の一次遅れを、次式(7) に基づいて移動平均で近似す
る。
【００２５】
Ｈ1n＝Ｈ0n×10-2／（ｋ0 ×（SGan＋ＧFn))＋
Ｈ1(n-1)×（１−10-2／（ｋ0 ×（SGan＋ＧFn))) ・・・(7)
ここでｋ0 は排気管の質量によって定まる定数である。
このステップが流入エンタルピー演算手段に相当する。
ステップ15では、次式(8) に基づいてプリ触媒９の入口
の排気温度ｔ1nを計算する。
このステップが流入エンタルピー演算手段に相当する。
ステップ15では、次式(8) に基づいてプリ触媒９の入口
の排気温度ｔ1nを計算する。
【００２６】
ｔ1n＝Ｈ1n／((SGan＋ＧFn）×ｃp ) ＋ｔ10 ・・・(8)
以上のようにして、流入エンタルピーＨ1n、プリ触媒９
の入口の排気温度ｔ1nが演算される。尚、このステップ
が触媒入口排気温度演算手段に相当する。次に、プリ触
媒９の出口から流出する排気の流出エンタルピーＨ2n、
プリ触媒９の出口の排気温度ｔ2n、凝縮水質量Ｇwnと、
を演算する。
の入口の排気温度ｔ1nが演算される。尚、このステップ
が触媒入口排気温度演算手段に相当する。次に、プリ触
媒９の出口から流出する排気の流出エンタルピーＨ2n、
プリ触媒９の出口の排気温度ｔ2n、凝縮水質量Ｇwnと、
を演算する。
【００２７】まず、ステップ16では、プリ触媒９の入口
温度ｔ1nを 373°Ｋと比較する。ｔ1n≦ 373°Ｋである
ときは、排気温度が低いので凝縮水は溜まっていく。こ
のときは、流出エンタルピーＨ2nを、流入エンタルピー
Ｈ1nと同じ値に設定する。厳密には質量差はあるが、そ
の質量差は小さいので、両エンタルピーＨ1n，Ｈ 2nを同
一とすることができる。
温度ｔ1nを 373°Ｋと比較する。ｔ1n≦ 373°Ｋである
ときは、排気温度が低いので凝縮水は溜まっていく。こ
のときは、流出エンタルピーＨ2nを、流入エンタルピー
Ｈ1nと同じ値に設定する。厳密には質量差はあるが、そ
の質量差は小さいので、両エンタルピーＨ1n，Ｈ 2nを同
一とすることができる。
【００２８】このステップ16が凝縮水気化判定手段に相
当する。次にステップ18に進み、次式(9) に基づいて凝
縮水質量Ｇwnを計算する。 Ｇwn＝Ｇw(n-1)＋ｋ1 ・（SGan＋ＧFn） ・・・(9) （ｋ1 ：比例定数） ステップ19では、凝縮水質量Ｇwnを、その最大値Ｇwmax
と比較し、Ｇwn＞Ｇwm axとなったときは、触媒担体に吸
収される凝縮水質量には限界があるから、ステップ20に
進み、凝縮水質量Ｇwnを、凝縮水質量Ｇwnの上限値とし
て設定された最大値Ｇwmaxに設定する。尚、この最大値
Ｇwmaxは触媒容量に比例する値である。
当する。次にステップ18に進み、次式(9) に基づいて凝
縮水質量Ｇwnを計算する。 Ｇwn＝Ｇw(n-1)＋ｋ1 ・（SGan＋ＧFn） ・・・(9) （ｋ1 ：比例定数） ステップ19では、凝縮水質量Ｇwnを、その最大値Ｇwmax
と比較し、Ｇwn＞Ｇwm axとなったときは、触媒担体に吸
収される凝縮水質量には限界があるから、ステップ20に
進み、凝縮水質量Ｇwnを、凝縮水質量Ｇwnの上限値とし
て設定された最大値Ｇwmaxに設定する。尚、この最大値
Ｇwmaxは触媒容量に比例する値である。
【００２９】ステップ18〜20が凝縮水質量演算手段に相
当する。そして、ステップ23に進み、プリ触媒９の出口
の排気温度ｔ2nを次式(10)に基づいて演算する。 ｔ2n＝Ｈ2n／((SGan＋ＧFn）×ｃp ) ＋ｔ20 ・・・(10) プリ触媒９の入口の排気温度ｔ1nが上昇し、ｔ1n＞ 373
°Ｋとなったときは、ステップ21に進む。
当する。そして、ステップ23に進み、プリ触媒９の出口
の排気温度ｔ2nを次式(10)に基づいて演算する。 ｔ2n＝Ｈ2n／((SGan＋ＧFn）×ｃp ) ＋ｔ20 ・・・(10) プリ触媒９の入口の排気温度ｔ1nが上昇し、ｔ1n＞ 373
°Ｋとなったときは、ステップ21に進む。
【００３０】ステップ21では、Ｇwn＞０であるか否かを
判定する。凝縮水がプリ触媒９の中にあれば（Ｇwn＞
０）、流出エンタルピーＨ2nは凝縮水の気化潜熱分のエ
ンタルピーとなり、凝縮水がすべて気化したときは（Ｇ
wn＝０）、流出エンタルピーＨ 2nは、プリ触媒９の本体
加熱分のエンタルピーとなる。初めは、Ｇwn＞０であ
り、排気熱が気化潜熱となるので、ステップ21→24に移
り、プリ触媒９の出口の排気温度ｔ2nを一定温度 343°
Ｋとして、流出エンタルピーＨ2nを、次式(11)に基づい
て演算する。
判定する。凝縮水がプリ触媒９の中にあれば（Ｇwn＞
０）、流出エンタルピーＨ2nは凝縮水の気化潜熱分のエ
ンタルピーとなり、凝縮水がすべて気化したときは（Ｇ
wn＝０）、流出エンタルピーＨ 2nは、プリ触媒９の本体
加熱分のエンタルピーとなる。初めは、Ｇwn＞０であ
り、排気熱が気化潜熱となるので、ステップ21→24に移
り、プリ触媒９の出口の排気温度ｔ2nを一定温度 343°
Ｋとして、流出エンタルピーＨ2nを、次式(11)に基づい
て演算する。
【００３１】
Ｈ2n＝（SGan＋ＧFn）×343 ×ｃp ・・・(11)
また、凝縮水質量Ｇwnは、（ｔ1n−373)に比例する値だ
け減少するので、ステップ25に進み、次式(12)に基づい
て凝縮水質量Ｇwnを演算する。 Ｇwn＝Ｇw(n-1)−ｋ2 ×（SGan＋ＧFn）×（ｔ1n−373) ・・・(12) ここで、ｋ2 は水の気化潜熱（kcal/g) に比例する定数
である。
け減少するので、ステップ25に進み、次式(12)に基づい
て凝縮水質量Ｇwnを演算する。 Ｇwn＝Ｇw(n-1)−ｋ2 ×（SGan＋ＧFn）×（ｔ1n−373) ・・・(12) ここで、ｋ2 は水の気化潜熱（kcal/g) に比例する定数
である。
【００３２】凝縮水質量Ｇwnが減少し、式(12)の演算結
果がＧwn≦０となったときは、図３に示すように、時刻
ｚ2 において、プリ触媒９へ付着したすべての凝縮水を
気化させるのに必要なエンタルピーに達したと判定して
Ｇwn＝０に設定する（ステップ26→27）。Ｇwn＝０にな
ると、このルーチンの次の実行時に、ステップ21におい
て、Noと判定される。このときは、流出エンタルピーＨ
2nはプリ触媒９本体の加熱分のエンタルピーとなるの
で、ステップ22では、該エンタルピーＨ2nが、ステップ
14と同様に流出エンタルピーＨ2(n-1)の一次遅れとして
次式(13)に基づいて演算される。
果がＧwn≦０となったときは、図３に示すように、時刻
ｚ2 において、プリ触媒９へ付着したすべての凝縮水を
気化させるのに必要なエンタルピーに達したと判定して
Ｇwn＝０に設定する（ステップ26→27）。Ｇwn＝０にな
ると、このルーチンの次の実行時に、ステップ21におい
て、Noと判定される。このときは、流出エンタルピーＨ
2nはプリ触媒９本体の加熱分のエンタルピーとなるの
で、ステップ22では、該エンタルピーＨ2nが、ステップ
14と同様に流出エンタルピーＨ2(n-1)の一次遅れとして
次式(13)に基づいて演算される。
【００３３】
Ｈ2n＝Ｈ1n×（10-2／（ｋ1 ×（SGan＋ＧFn))
＋Ｈ2(n-1)×（１−（10-2／（ｋ1 ×（SGan＋ＧFn))・・・(13)
そして、ステップ23に進み、前記の式(10)に基づいてプ
リ触媒９の出口の排気温度ｔ2nを演算する。尚、ステッ
プ23が触媒出口排気温度演算手段に、ステップ24が凝縮
水気化エンタルピー演算手段に、ステップ25が流入エン
タルピー積分手段に相当する。
リ触媒９の出口の排気温度ｔ2nを演算する。尚、ステッ
プ23が触媒出口排気温度演算手段に、ステップ24が凝縮
水気化エンタルピー演算手段に、ステップ25が流入エン
タルピー積分手段に相当する。
【００３４】かかる構成によれば、流入エンタルピーの
積分値がすべての凝縮水を気化させるのに必要なエンタ
ルピーに達しているか否かによって排気温度を演算する
ことにより、エンタルピーの概念が導入され、凝縮水質
量の気化熱が考慮されるため、排気温度の検出精度が向
上する。次に第二実施例について説明する。
積分値がすべての凝縮水を気化させるのに必要なエンタ
ルピーに達しているか否かによって排気温度を演算する
ことにより、エンタルピーの概念が導入され、凝縮水質
量の気化熱が考慮されるため、排気温度の検出精度が向
上する。次に第二実施例について説明する。
【００３５】このものは、触媒の入口温度、出口温度の
初期値をイグニッション・スイッチがオフしてからの経
過時間に応じて設定するようにしたものである。図９及
び図10は、第二実施例の動作を示すフローチャートであ
る。尚、第一実施例の図４〜図６と同一作用を示すステ
ップについては同一ステップ番号を付して説明は省略す
る。
初期値をイグニッション・スイッチがオフしてからの経
過時間に応じて設定するようにしたものである。図９及
び図10は、第二実施例の動作を示すフローチャートであ
る。尚、第一実施例の図４〜図６と同一作用を示すステ
ップについては同一ステップ番号を付して説明は省略す
る。
【００３６】ステップ31では、ストップタイムＴSn、即
ち、イグニッション・スイッチをオフしているときの時
間を、例えば 0.5Ｈr と比較する。尚、このストップタ
イムＴSnは、イグニッション・キーをオンしているとき
に０に初期設定され（ステップ37）、イグニッション・
キーをオフしたときに、次式(14)に基づいてカウントさ
れる。
ち、イグニッション・スイッチをオフしているときの時
間を、例えば 0.5Ｈr と比較する。尚、このストップタ
イムＴSnは、イグニッション・キーをオンしているとき
に０に初期設定され（ステップ37）、イグニッション・
キーをオフしたときに、次式(14)に基づいてカウントさ
れる。
【００３７】
Ｔsn＝Ｔs(n-1)＋10 ・・・(14)
ＴSn＞ 0.5のときは、ステップ32に進み、触媒の入口温
度の初期値ｔ10，出口温度の初期値ｔ20を、ｔ10＝ｔ20
＝ｔwnに設定する。また、ＴSn≦ 0.5のときは、ステッ
プ33に進み、触媒の入口温度の初期値ｔ10，出口温度の
初期値ｔ20を、例えば図11の特性図に基づいて冷却水温
ｔwnに応じた値に設定する。
度の初期値ｔ10，出口温度の初期値ｔ20を、ｔ10＝ｔ20
＝ｔwnに設定する。また、ＴSn≦ 0.5のときは、ステッ
プ33に進み、触媒の入口温度の初期値ｔ10，出口温度の
初期値ｔ20を、例えば図11の特性図に基づいて冷却水温
ｔwnに応じた値に設定する。
【００３８】ステップ32，又はステップ33において、初
期値ｔ10，ｔ20を設定したら、ステップ34に進み、スト
ップタイムＴSnを０に初期設定する。かかる構成によれ
ば、ホット再スタート時の演算される触媒の出口温度ｔ
2nの精度が向上する。次に、触媒活性温度を判定する処
理を、図12のフローチャートに基づいて説明する。
期値ｔ10，ｔ20を設定したら、ステップ34に進み、スト
ップタイムＴSnを０に初期設定する。かかる構成によれ
ば、ホット再スタート時の演算される触媒の出口温度ｔ
2nの精度が向上する。次に、触媒活性温度を判定する処
理を、図12のフローチャートに基づいて説明する。
【００３９】まず、ステップ41では、プリ触媒９の入口
温度ｔ1n，出口温度ｔ2nを読み出す。ステップ42では、
入口温度ｔ1nと出口温度ｔ2nとの平均温度ｔavを算出す
る。次にステップ43に移り、平均温度ｔavを所定の比較
値ＴSLと比較し、活性状態であるか非活性状態であるか
を判定する。この比較値ＴSLは触媒が十分に活性化する
温度である。
温度ｔ1n，出口温度ｔ2nを読み出す。ステップ42では、
入口温度ｔ1nと出口温度ｔ2nとの平均温度ｔavを算出す
る。次にステップ43に移り、平均温度ｔavを所定の比較
値ＴSLと比較し、活性状態であるか非活性状態であるか
を判定する。この比較値ＴSLは触媒が十分に活性化する
温度である。
【００４０】ステップ43において、Yes のとき、即ち、
平均温度ｔavが比較値ＴSLよりも大きければステップ45
に移って活性状態と判定し、小さければステップ44に進
んで非活性状態であると判定する。このように触媒活性
温度になったか否かを判定することにより、触媒温度セ
ンサ等のハード構成を追加することなく、触媒の活性温
度を正確に判定することができる。
平均温度ｔavが比較値ＴSLよりも大きければステップ45
に移って活性状態と判定し、小さければステップ44に進
んで非活性状態であると判定する。このように触媒活性
温度になったか否かを判定することにより、触媒温度セ
ンサ等のハード構成を追加することなく、触媒の活性温
度を正確に判定することができる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかる排気温度演算装置によれば、排気温度を演算する
のに、凝縮水の気化熱やエンタルピーの概念が導入さ
れ、排気温度の検出精度を向上させることができる。請
求項２の発明にかかる排気温度演算装置によれば、さら
に排気温度の検出精度を向上させることができる。
かかる排気温度演算装置によれば、排気温度を演算する
のに、凝縮水の気化熱やエンタルピーの概念が導入さ
れ、排気温度の検出精度を向上させることができる。請
求項２の発明にかかる排気温度演算装置によれば、さら
に排気温度の検出精度を向上させることができる。
【００４２】請求項３の発明にかかる排気温度演算装置
によれば、ホット再スタート時の精度を向上させること
ができる。請求項４の発明にかかる排気温度演算装置に
よれば、触媒活性温度の判定精度を向上させることがで
きる。
によれば、ホット再スタート時の精度を向上させること
ができる。請求項４の発明にかかる排気温度演算装置に
よれば、触媒活性温度の判定精度を向上させることがで
きる。
【図１】本発明の構成を示すクレーム対応図。
【図２】本発明の実施例のシステム図。
【図３】本発明の第一実施例の作用説明図。
【図４】本発明の第一実施例の処理を示すフローチャー
ト。
ト。
【図５】同上フローチャート。
【図６】同上フローチャート。
【図７】機関の水温と補正値との関係を示す特性図。
【図８】機関の運転条件と排気温度との関係を示す特性
図。
図。
【図９】本発明の第二実施例の動作を示すフローチャー
ト。
ト。
【図10】同上フローチャート。
【図11】機関の冷却水温と触媒温度の関係を示す図。
【図12】触媒活性温度を判定する処理を示すフローチャ
ート。
ート。
１ エンジン
３ エアーフローメータ
６ クランク角センサ
７ 冷却水温センサ
９ プリ触媒
15 コントロールユニット
Claims (4)
- 【請求項１】機関の排気通路に介装される触媒の入口及
び出口の排気温度を演算する装置であって、 機関の始動時の冷却水温を検出する冷却水温検出手段
と、 該冷却水温に基づいて始動時の触媒入口及び出口の触媒
温度を推定する始動時触媒温度推定手段と、 機関の回転数を検出する機関回転数検出手段と、 機関への吸入空気質量を検出する吸入空気質量検出手段
と、 機関に噴射供給される燃料質量を検出する燃料質量検出
手段と、 前記吸入空気質量と燃料質量とに基づいて、機関が始動
してから触媒へ付着した凝縮水質量を演算する凝縮水質
量演算手段と、 演算された凝縮水質量に基づいて、すべての凝縮水を気
化させるのに必要なエンタルピーを演算する凝縮水気化
エンタルピー演算手段と、 前記機関の回転数と吸入空気質量とに基づいて排気温度
を推定する排気温度推定手段と、 前記吸入空気質量、燃料質量、排気温度、及び排気の比
熱に基づいて、触媒上流側の排気エンタルピーを演算す
る触媒上流側エンタルピー演算手段と、 該触媒上流側エンタルピー、吸入空気質量、燃料質量に
基づいて触媒に流入する排気の流入エンタルピーを演算
する流入エンタルピー演算手段と、 前記吸入空気質量、燃料質量、排気の比熱、流入エンタ
ルピー、始動時の触媒温度に基づいて触媒入口の排気温
度を演算する触媒入口排気温度演算手段と、 前記触媒入口の排気温度に基づいて触媒へ付着した凝縮
水の気化の開始を判定する凝縮水気化判定手段と、 触媒へ付着した凝縮水の気化が開始してからの流入エン
タルピーを積分する流入エンタルピー積分手段と、 該流入エンタルピーの積分値が、すべての凝縮水を気化
させるのに必要なエンタルピー以下であるときは、触媒
出口の排気温度を気化潜熱による一定値として演算し、
前記積分値が、すべての凝縮水を気化させるのに必要な
エンタルピーを越えたときは、少なくとも吸入空気質
量、燃料質量、流入エンタルピー、排気の比熱、及び始
動時の触媒温度に基づいて触媒出口の排気温度を演算す
る触媒出口排気温度演算手段と、を備えたことを特徴と
する排気温度演算装置。 - 【請求項２】前記凝縮水質量に、触媒の容量に応じた上
限値を設定したことを特徴とする請求項１に記載の排気
温度演算装置。 - 【請求項３】前記始動時触媒温度設定手段は、始動時の
触媒温度の初期値を、機関が停止してから所定時間経過
する前に始動したときは冷却水温と等しい値に設定し、
機関が停止してから所定時間経過した後に始動したとき
は冷却水温に応じて算出するように構成されたことを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気温度演算装
置。 - 【請求項４】触媒入口排気温度と触媒出口排気温度との
平均値を算出する平均温度手段と、 該平均温度が所定値以上となったときに触媒が活性化し
たと判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする請
求項１〜請求項３のいずれか１つにに記載の排気温度演
算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29966994A JP3407439B2 (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 排気温度演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29966994A JP3407439B2 (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 排気温度演算装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08158928A JPH08158928A (ja) | 1996-06-18 |
| JP3407439B2 true JP3407439B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=17875544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29966994A Expired - Fee Related JP3407439B2 (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 排気温度演算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3407439B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110190730A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-30 | 江苏江淮动力有限公司 | 一种发电机组用变频器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4117120B2 (ja) * | 2001-07-13 | 2008-07-16 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関の制御装置 |
| JP2003083150A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-19 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の温度推定装置 |
| JP4935904B2 (ja) | 2007-07-04 | 2012-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化システム |
| JP5459124B2 (ja) * | 2010-07-16 | 2014-04-02 | 日産自動車株式会社 | アイドルストップ車両の触媒温度推定装置 |
| US10323561B2 (en) | 2017-04-19 | 2019-06-18 | GM Global Technology Operations LLC | Methods for monitoring and modelling thermal characteristics of oxidation catalyst devices |
| US10808594B2 (en) * | 2018-04-20 | 2020-10-20 | GM Global Technology Operations LLC | Generalized cold start emissions reduction strategy |
| CN115075914B (zh) * | 2022-05-31 | 2024-02-06 | 中国人民解放军火箭军工程大学 | 一种柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法 |
-
1994
- 1994-12-02 JP JP29966994A patent/JP3407439B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110190730A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-30 | 江苏江淮动力有限公司 | 一种发电机组用变频器 |
| CN110190730B (zh) * | 2019-06-26 | 2020-03-20 | 江苏江淮动力有限公司 | 一种发电机组用变频器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08158928A (ja) | 1996-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |