JP3739684B2 - Method for estimating catalyst temperature of engine exhaust gas purification device - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、空燃比センサあるいは酸素濃度センサ(以降は代表して空燃比センサとする)や触媒コンバータを使用するエンジン排気ガス浄化装置の診断方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの排気を浄化する装置は、主に、触媒コンバータと空燃比フィードバック制御装置とからなる。触媒コンバータは、排気中に含まれるHC,NOx,COを除去するため排気管部に設置するものである。また、空燃比フィードバック制御装置は、触媒コンバータの機能を充分に発揮させるには空燃比を一定に保つ必要があるので、触媒コンバータの上流に酸素センサを設置して空燃比の燃料供給量を制御するためのものである。三元触媒システムでは、触媒コンバータの上流に設けられる酸素センサに性能劣化を生ずると、空燃比が理論空燃比を中心としたある狭い範囲からはずれるので、有害成分の転換効率が落ちる。また、触媒コンバータそのものが性能劣化を生ずると空燃比が正確に管理されたとしても有害成分の転換効率が落ちる。このような触媒劣化判定のための技術としては、例えば、特開平5−171924 号公報に記載されている。触媒の排気ガス上流側における空燃比を検出する前空燃比センサと、上記触媒の排気ガス下流側における空燃比を検出する後空燃比センサと、上記前空燃比センサと上記後空燃比センサとの出力信号から、上記空燃比制御装置の空燃比制御周波数帯よりも低周波数帯の信号を減衰させる特徴波形抽出手段と、上記特徴波形抽出手段を通過した上記信号の相関関数を算出する相関関数算出手段と、上記相関関数の値に基づいて上記触媒の劣化状態を判定する触媒状態判定手段とを有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置が提供されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
触媒コンバータの性能は触媒温度により影響を受ける。触媒温度が低いと転換効率が落ちる。従って触媒の性能劣化を診断する場合にこの触媒温度を考慮しないと、エンジンの回転数,負荷などの運転条件により触媒温度が変化して低くなると性能劣化と識別できずに誤診断してしまう恐れがあった。これを解決するには前述の特開平5−171924 号公報に記載されているように温度センサを設置して診断結果を補正することが必要になる。しかしながら、この触媒温度センサには0〜800℃もの広範囲な測定領域が要求されることから、診断システムのコスト高を招くという技術的課題があった。
【0004】
この問題を解決するためには、触媒温度センサを用いずに、たとえば他の用途で既に測定されている信号を利用して推定することが必要になる。しかしながら、この触媒性能劣化を運転中に診断するための、触媒温度の精度良い推定を可能にする手段は、まだ確立されていなかった。
【0005】
本発明は、このような従来の課題を解決しようとしてなされたもので、運転中に触媒温度推定を実行することにより、触媒コンバータに性能劣化を生じかたを正確に診断することができるエンジン排気ガス浄化装置の診断方法および診断装置を提供するところを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、複数のエンジンパラメータを検出し;
前記複数のエンジンパラメータに基づいて、触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を求め;
上記触媒温度または触媒設置付近の排気ガス温度を指標として、前記触媒の劣化を判断するものである。
【0007】
本発明の一態様としては、エンジンの燃料噴射制御に用いられる回転数と負荷を利用して定常状態の触媒温度を推定する手段を設ける。この定常温度推定手段は、実エンジンでの定常運転時の試験結果を回転数と負荷の2次元マップデータとして記憶しておくことにより容易に作成される。次に、車の走行中においても触媒温度を正しく求めるために、過渡状態の触媒温度を推定する手段を設けて、定常温度推定手段で得られた結果を修正する。さらにこの過渡温度推定手段では、調整が容易でかつ精度向上をはかるために、非線形特性を複数の線形特性を結合することにより記述する。上記の定常温度推定手段と過渡温度推定手段により求められた値に基づいて触媒の温度を推定し、劣化状態を正しく判定する触媒状態判定手段とを有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置が提供される。
【0008】
また、上記触媒温度推定手段は、定常温度推定手段と過渡温度推定手段により触媒の温度を推定する場合、さらに推定精度の向上をはかるために、エンジン始動時には触媒や配管に溜っている水分の持つ潜熱に応じた温度上昇のむだ時間手段を設け、上記触媒の劣化状態を判定する触媒状態判定手段とを有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置が提供される。
【0009】
また、上記過渡温度推定手段は、排気ガスにより加熱される温度上昇過程と大気への放熱で冷却される温度下降過程とで遅れ時定数を切り替える手段を設け、上記触媒の劣化状態を判定する触媒状態判定手段とを有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置が提供される。
【0010】
また、上記触媒温度推定手段は、エンジン冷却水温度,吸気温度,車速の変化に応じた触媒温度推定値補正手段、
を有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置が提供される。
【0011】
【作用】
特開平2−3091 号に記載されている手段でまず触媒診断を実行する。
【0012】
前空燃比センサと後空燃比センサは、クランク角度検知手段の検知したクランク角度に対応して触媒上流側と下流側との空燃比を検出し出力する。特徴波形抽出手段は、この出力信号から、上記空燃比制御装置の空燃比制御周波数帯よりも低周波数帯の信号を減衰させる。
【0013】
自己相関関数算出手段は、上記特徴波形抽出手段を通過した信号の自己相関関数φxxを計算し出力する。一方、相互相関関数手段は、特徴波形抽出手段を通過した前空燃比センサの出力信号と後空燃比センサの出力信号との相互相関関数
φxyを計算し、出力する。
【0014】
劣化指標算出手段は、所定の期間毎に、当該期間内における相互相関関数φxyの最大値(φxy)maxと、当該期間内における自己相関関数φxxの最大値(φxx)maxと、の比を算出し逐次劣化指標Φi とする。さらに、過去所定回数分の上記逐次劣化指標Φi の平均値を算出して、これを劣化指標として出力する。
【0015】
エンジンの回転数と吸入空気量を検出し、これらに応じてまず定常温度推定手段により、エンジンの運転状態(回転数,負荷)が安定したときの触媒温度を出力する。エンジン始動時の温度上昇むだ時間手段を介して、過渡温度推定手段により運転状況に即応した触媒温度を出力する。次に、触媒温度推定値補正手段によりエンジン冷却水温度,吸気温度,車速の変化に応じた精度の良い触媒温度推定値を出力する。
【0016】
触媒温度比較手段により、触媒温度推定値があらかじめ設定された所定値を超えた場合に触媒診断の結果である劣化指標を出力する。
【0017】
【実施例】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
【0018】
まず、本発明の概念を図1を用いて説明する。
【0019】
なお、本実施例の診断装置は、触媒コンバータ2と、その前後に配置された空燃比センサたるO2センサ3,4と、該O2センサ3の出力に基づいて空燃比フィードバックにより燃料噴射制御を行うシステムを対象とするものである。
【0020】
本実施例の診断装置は、この空燃比フィードバック制御による空燃比の摂動を触媒コンバータ劣化診断のテスト信号に利用している。すなわち、触媒コンバータ2が劣化していなければ、触媒の酸化・還元作用により触媒コンバータ2の後流では空燃比の摂動が少なくなる。一方、触媒コンバータ2が劣化すると後流の空燃比摂動が上流のものに近づいて来る。このように触媒コンバータの前後における空燃比摂動の類似性に着目して劣化を診断している。
【0021】
そして、この類似性の評価を、相関関数を用いて行う。
【0022】
まず、本発明の実施例における触媒の診断方法を説明する。
【0023】
前O2センサ3の出力信号(以下「前O2センサ信号」という)114と、
後O2センサ4の出力信号(以下、「後O2センサ信号」という)102とを、同期してA/D変換器18によりデジタルデータに変換する。
【0024】
つぎに、高周波域通過フィルタでそれぞれの信号から診断に外乱となる直流成分を除去する(ブロック12A,12B)。ここで、両者のフィルタは同一特性のものとする。いずれの信号も診断に外乱となる空燃比フィードバック制御周波数よりも低周波数成分を除去する。
【0025】
続いて、前O2 センサ信号114から得られた信号x(t)105のt=0時点での自己相関関数φxx(0)を求める(ブロック13)。なお、ここで、φxx(0)を求めているのは、自己相関関数φxxは、t=0において最大値(φxx)maxをとるからである。
【0026】
【数1】
φxx(τ)=∫x(t)x(t−τ)dt
また、前O2センサ信号114から得られた信号x(t)と、後O2センサ信号
102とから得られた信号y(t)とから相互相関関数φxy(τ)を一定の積分区間Tにおいて求める(ブロック14)。
【0027】
【数2】
φxy(τ)=∫x(t)y(t−τ)dt
ここで積分区間Tは、その区間でエンジン回転数の変動が所定の範囲を超えないように、あらかじめ設定しておく。
【0028】
そして、当該積分区間Tにおけるφxy(τ)の最大値(φxy)maxを探し、該 (φxy)maxを用いて、逐次劣化指標Φi(=(φxy)max/φxx(0)、数5参照)を計算する(ブロック16A,図5参照)。
【0029】
【数3】
Φi=(φxy)max/(φxx)max
なお、逐次劣化指標Φiの位相τ、言い替えれば、(φxy)/φxx(0)が最大値をとる位相τは、運転条件や機差で変動するため、Φi はデータを実際に探索することにより得る。
【0030】
そして、Φi をメモリ(RAM)に記憶しておき、次の積分区間Tにおいても同様の処理によりΦi+1 を求める。
【0031】
以上のような操作をn回繰り返して、Φi の平均値を求める。そして、該平均値を、触媒コンバータ2の最終劣化指標Iとする。なお、この最終劣化指標Iを算出する際には、各種運転条件による補正係数k1,k2をも加味して行う(ブロック16B,16C,16D,下記数4参照)。
【0032】
【数4】
I=(Σk12Φi)/n
I :最終劣化指標
1:エンジン負荷による補正系数
2:触媒温度による補正系数
Φi:逐次劣化指標
n :測定回数
なお、k1,k2は、あらかじめマップデータとしてメモリ(ROM)に記憶しておく。
【0033】
続いて、この劣化指標Iを、あらかじめ定めた劣化判定レベルID と比較して、劣化状態を判定する。劣化指標Iが劣化判定レベルID よりも大きい場合には劣化と判断する(ブロック16E)。
【0034】
ここで逐次劣化指標Φi をそのまま使用せず、その平均値、すなわち最終劣化指標Iを用いるのは、通常走行中、エンジン回転数や負荷が変動すると、逐次劣化指標Φi も影響を受けて変動するからである。つまり、一定時間,一定回転回数あるいは一定負荷帯ごとの逐次劣化指標Φi を求めて累積し、その平均値を最終劣化指標Iとすることにより、全運転域での劣化判定を可能としている。但し、ある程度運転状態が限定されるような場合には、逐次劣化指標Φi をそのまま用いて、判定を行っても構わない。
【0035】
さて本実施例とするところは、上記の補正係数k2 を求めるための触媒温度
CAT を推定する手段20にある。触媒温度推定手段20の実施例を図2で示す。推定手段の動作を以下で説明する。
【0036】
まず、定常モデル201により定常触媒温度TCAT、0 をもとめる。ここで定常モデル201は、エンジン回転数と負荷(例、吸入空気量)が一定の状態で触媒温度を予め測定し、マップデータとして記憶装置に記憶しておく。あるいはエンジン回転数と負荷の関数としてエンジンの発熱量を予め計算してマップデータとして記憶してもよい。
【0037】
所定時間マスク202は、エンジン始動後の時間を計測し、所定の時間を経過するまではゼロを出力し、それ以降は1を出力する。このむだ時間t0 は、始動前後の運転状態に応じて定める。エンジン水温Tw,吸気温度TAに対してマップデータとして記憶しておく。基本的にはエンジン水温Twと吸気温度TAの差異が少なくなるに従ってむだ時間t0を大きく定める。また他の方法として、始動後の燃料量積算値SFi を逐次演算し、所定の値に達したならばむだ時間t0を打ち切るものとし、この所定値をエンジン水温Twと吸気温度TAの差異が少なくなるに従って大きく定めるやり方もある。ここで燃料量積算値SFi については負荷の積算値でもよい。
【0038】
いずれにしても乗算器203の出力TCAT、1 は数5となる。
【0039】
【数5】
CAT、1=Tw (t≦t0)
CAT、1=TCAT、0 (t>t0)
ここで、エンジン水温Tw は図示しないセンサにて検出する。
【0040】
遅れモデル204(1),204(2)は数6,数7に従って演算により求める。
【0041】
【数6】
CAT、2、1=(1−1/τ)TCAT、2、1+ξ/τTCAT、1
【0042】
【数7】
CAT、2、2=(1−1/ζτ)TCAT、2、2+(1−ξ)/ζτTCAT、1
ここで、TCAT、2、1およびTCAT、2、2の初期値はTCAT、1 とする。
【0043】
またτ,ξ,ζの求め方を図3に示す。図3は、スロットルをステップ状に突変させた時の触媒温度の測定値である。測定条件は定常モデルを測定する時と同じである。触媒温度変化の時定数を複数個所、たとえば立上り時定数τとζ倍の時定数の2個所を測定する。ζ=10を目安とする。これらから図3で示すようにしてξを求める。
【0044】
また図3では、温度上昇を示したが、スロットルをステップ状に閉じた時の温度降下の遅れ時定数を同様にして求め、温度降下遅れ時間τd206 を温度上昇遅れ時間τu207 とは別に記憶しておき、これらを正負判定205で切り替える。
【0045】
【数8】
τ=τu (TCAT、2−TCAT、1<0)
【0046】
【数9】
τ=τd (TCAT、2−TCAT、1≧0)
加算器209により遅れモデル204(1)と204(2)の出力を加算して触媒推定温度TCAT、3を求める(数10)。
【0047】
【数10】
CAT、3=TCAT、2、1+TCAT、2、2
次に、図示しないセンサによって検出されるエンジン水温Tw,吸気温度TA,車速Vspの影響を考慮して数11〜数12に従って触媒推定温度TCAT、3 を修正して、触媒推定温度TCAT を求める。
【0048】
【数11】
CAT、4=TCAT、3−(Tw−Tw、0)
ここでTw、0は、定常モデルを測定した時のエンジン水温Twである。
【0049】
【数12】
CAT、5=TCAT、4−η(TA−TA、0)
ここでTA、0は、定常モデルを測定した時の吸気温度TAである。
【0050】
またηは車速に応じて予め設定した感度係数である(数13)。
【0051】
【数13】
η=F(Vsp)
ここでF(Vsp)は定常モデルを測定した時の吸気温度TA の測定条件で、車速または空気流速を変えたときの触媒温度を測定して、実験式またはマップデータとして記憶させる。
【0052】
【発明の効果】
図4に本発明による触媒温度推定の効果を実測値と比較して示す。運転条件は米国試験モードである。推定温度は全体にわたり実測値と良く一致している。
【0053】
以上のように本発明によれば、自動車の通常走行中に触媒温度を正確に推定して、エンジンの排気浄化制御機器である触媒コンバータ劣化を誤ること無く診断できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図2】本実施例の特徴部分の詳細ブロック図である。
【図3】本実施例におけるパラメータを定めるための説明図である。
【図4】触媒温度推定の作用を説明するための特性図である。
【符号の説明】
2…触媒コンバータ、3…前O2センサ、4…後O2センサ、13…自己相関関数計算手段、14…相互相関関数計算手段、16…触媒コンバータ劣化判定手段、17…判定結果出力手段、20…温度推定手段、Φi …逐次劣化指標、I…最終劣化指標、ID …劣化判定レベル、x…触媒コンバータの上流に設けられる空燃比センサ(前O2 センサ)の出力、y…触媒コンバータの下流に設けられる空燃比センサ(後O2 センサ)の出力、φxx…信号xの自己相関関数、φxy…信号xと信号yとの相互相関関数。
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a diagnostic method and apparatus for an engine exhaust gas purification apparatus that uses an air-fuel ratio sensor, an oxygen concentration sensor (hereinafter, representatively referred to as an air-fuel ratio sensor) or a catalytic converter.
[0002]
[Prior art]
A device for purifying engine exhaust mainly comprises a catalytic converter and an air-fuel ratio feedback control device. The catalytic converter is installed in the exhaust pipe part to remove HC, NOx, and CO contained in the exhaust gas. In addition, since the air-fuel ratio feedback control device needs to keep the air-fuel ratio constant in order to fully perform the function of the catalytic converter, an oxygen sensor is installed upstream of the catalytic converter to control the fuel supply amount of the air-fuel ratio. Is to do. In the three-way catalyst system, if the performance of the oxygen sensor provided upstream of the catalytic converter deteriorates, the air-fuel ratio deviates from a narrow range centered on the stoichiometric air-fuel ratio, and the conversion efficiency of harmful components decreases. In addition, when the catalytic converter itself deteriorates in performance, the conversion efficiency of harmful components decreases even if the air-fuel ratio is accurately controlled. Such a technique for determining catalyst deterioration is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-171924. A pre-air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio upstream of the exhaust gas of the catalyst, a post-air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio downstream of the exhaust gas of the catalyst, a pre-air-fuel ratio sensor, and a post-air-fuel ratio sensor Feature waveform extraction means for attenuating a signal in a frequency band lower than the air-fuel ratio control frequency band of the air-fuel ratio control device from the output signal, and correlation function calculation for calculating a correlation function of the signal that has passed through the feature waveform extraction means There is provided a diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device, characterized in that it has means and catalyst state determination means for determining the deterioration state of the catalyst based on the value of the correlation function.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Catalytic converter performance is affected by catalyst temperature. The conversion efficiency decreases when the catalyst temperature is low. Therefore, if this catalyst temperature is not taken into account when diagnosing catalyst performance degradation, the catalyst temperature may change and become low depending on operating conditions such as engine speed and load, and may be misdiagnosed without being distinguished from performance degradation. was there. In order to solve this, it is necessary to install a temperature sensor and correct the diagnosis result as described in the above-mentioned JP-A-5-171924. However, since this catalyst temperature sensor requires a wide measurement range of 0 to 800 ° C., there has been a technical problem in that the cost of the diagnostic system is increased.
[0004]
In order to solve this problem, it is necessary to perform estimation using a signal that has already been measured in another application, for example, without using a catalyst temperature sensor. However, a means for accurately estimating the catalyst temperature for diagnosing this catalyst performance deterioration during operation has not yet been established.
[0005]
The present invention has been made in order to solve such a conventional problem. By executing catalyst temperature estimation during operation, an engine exhaust capable of accurately diagnosing whether or not performance degradation has occurred in a catalytic converter. An object of the present invention is to provide a diagnostic method and diagnostic apparatus for a gas purification apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to achieve the above object, and detects a plurality of engine parameters;
Obtaining a catalyst temperature or an exhaust gas temperature near the catalyst installation based on the plurality of engine parameters;
The deterioration of the catalyst is judged using the catalyst temperature or the exhaust gas temperature in the vicinity of the catalyst installation as an index.
[0007]
As one aspect of the present invention, there is provided means for estimating the steady-state catalyst temperature using the rotational speed and load used for engine fuel injection control. This steady temperature estimation means is easily created by storing the test results during steady operation with an actual engine as two-dimensional map data of the rotational speed and load. Next, in order to correctly obtain the catalyst temperature even while the vehicle is running, a means for estimating the catalyst temperature in the transient state is provided, and the result obtained by the steady temperature estimating means is corrected. Furthermore, in this transient temperature estimation means, in order to facilitate adjustment and improve accuracy, the nonlinear characteristic is described by combining a plurality of linear characteristics. An engine exhaust gas purification apparatus comprising: catalyst state determination means for estimating the temperature of a catalyst based on values obtained by the steady temperature estimation means and the transient temperature estimation means, and correctly determining a deterioration state A diagnostic device is provided.
[0008]
In addition, when the catalyst temperature estimation means estimates the temperature of the catalyst by the steady temperature estimation means and the transient temperature estimation means, the catalyst temperature estimation means has the moisture accumulated in the catalyst and piping when starting the engine in order to further improve the estimation accuracy. There is provided a diagnostic device for an engine exhaust gas purifying apparatus, characterized in that a dead time means for temperature rise corresponding to latent heat is provided and a catalyst state determining means for determining a deterioration state of the catalyst.
[0009]
The transient temperature estimation means includes a means for switching a delay time constant between a temperature increase process heated by exhaust gas and a temperature decrease process cooled by heat radiation to the atmosphere, and a catalyst for determining a deterioration state of the catalyst A diagnostic device for an engine exhaust gas purification device is provided, characterized in that it has a state determination means.
[0010]
Further, the catalyst temperature estimation means includes catalyst temperature estimated value correction means corresponding to changes in engine coolant temperature, intake air temperature, and vehicle speed,
There is provided a diagnostic device for an engine exhaust gas purification device characterized by comprising:
[0011]
[Action]
First, a catalyst diagnosis is executed by means described in JP-A-2-3091.
[0012]
The front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio sensor detect and output the air-fuel ratio between the upstream side and the downstream side of the catalyst corresponding to the crank angle detected by the crank angle detecting means. The characteristic waveform extraction means attenuates a signal in a frequency band lower than the air-fuel ratio control frequency band of the air-fuel ratio control apparatus from the output signal.
[0013]
The autocorrelation function calculating means calculates and outputs the autocorrelation function φ xx of the signal that has passed through the characteristic waveform extracting means. On the other hand, the cross-correlation function means calculates and outputs a cross-correlation function φ xy between the output signal of the front air-fuel ratio sensor and the output signal of the rear air-fuel ratio sensor that has passed through the characteristic waveform extraction means.
[0014]
For each predetermined period, the deterioration index calculation means includes a maximum value (φ xy ) max of the cross-correlation function φ xy within the period, and a maximum value (φ xx ) max of the autocorrelation function φ xx within the period, Is calculated as a sequential degradation index Φ i . Further, the average value of the sequential deterioration index Φ i for a predetermined number of times in the past is calculated and output as a deterioration index.
[0015]
The engine speed and the intake air amount are detected, and in accordance with these, first, the steady temperature estimating means outputs the catalyst temperature when the engine operating state (rotation speed, load) is stabilized. The catalyst temperature corresponding to the operating condition is output by the transient temperature estimating means via the temperature rise dead time means at the time of starting the engine. Next, an accurate catalyst temperature estimated value corresponding to changes in the engine coolant temperature, the intake air temperature, and the vehicle speed is output by the catalyst temperature estimated value correcting means.
[0016]
When the estimated catalyst temperature exceeds a predetermined value set in advance by the catalyst temperature comparison means, a deterioration index as a result of catalyst diagnosis is output.
[0017]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
First, the concept of the present invention will be described with reference to FIG.
[0019]
The diagnostic apparatus of the present embodiment includes a catalytic converter 2, O 2 sensors 3 and 4 as air / fuel ratio sensors arranged before and after the catalytic converter 2, and fuel injection control by air / fuel ratio feedback based on the output of the O 2 sensor 3. It is intended for systems that perform
[0020]
The diagnostic apparatus of this embodiment uses the air-fuel ratio perturbation by the air-fuel ratio feedback control as a test signal for the catalytic converter deterioration diagnosis. That is, if the catalytic converter 2 is not deteriorated, the air-fuel ratio perturbation is reduced in the downstream of the catalytic converter 2 due to the oxidation / reduction action of the catalyst. On the other hand, when the catalytic converter 2 deteriorates, the downstream air-fuel ratio perturbation approaches the upstream one. Thus, deterioration is diagnosed by paying attention to the similarity of the air-fuel ratio perturbation before and after the catalytic converter.
[0021]
Then, this similarity is evaluated using a correlation function.
[0022]
First, a method for diagnosing a catalyst in an embodiment of the present invention will be described.
[0023]
An output signal of the front O 2 sensor 3 (hereinafter referred to as “front O 2 sensor signal”) 114;
An output signal (hereinafter referred to as “rear O 2 sensor signal”) 102 of the rear O 2 sensor 4 is converted into digital data by the A / D converter 18 in synchronization.
[0024]
Next, a DC component that causes disturbance in diagnosis is removed from each signal by a high-frequency band pass filter (blocks 12A and 12B). Here, both filters have the same characteristics. Any signal removes a lower frequency component than the air-fuel ratio feedback control frequency which causes disturbance in diagnosis.
[0025]
Subsequently, an autocorrelation function φ xx (0) at time t = 0 of the signal x (t) 105 obtained from the previous O 2 sensor signal 114 is obtained (block 13). Here, φ xx (0) is obtained because the autocorrelation function φ xx takes the maximum value (φ xx ) max at t = 0.
[0026]
[Expression 1]
φ xx (τ) = ∫x (t) x (t−τ) dt
Further, the cross-correlation function φ xy (τ) is obtained from the signal x (t) obtained from the front O 2 sensor signal 114 and the signal y (t) obtained from the rear O 2 sensor signal 102 by a certain integration interval. Determine at T (block 14).
[0027]
[Expression 2]
φ xy (τ) = ∫x (t) y (t−τ) dt
Here, the integration interval T is set in advance so that the fluctuation of the engine speed does not exceed a predetermined range in that interval.
[0028]
Then, locate the maximum of φ xy (τ) in the integration interval T a (φ xy) max, using the (φ xy) max, sequential deterioration index Φ i (= (φ xy) max / φ xx (0 ), (See Equation 5) (block 16A, see FIG. 5).
[0029]
[Equation 3]
Φ i = (φ xy ) max / (φ xx ) max
The phase τ of the sequential deterioration index [Phi i, in other words, the phase τ where (φ xy) / φ xx ( 0) takes the maximum value, to varying operating conditions and machine differences, [Phi i actually data Obtain by searching.
[0030]
Then, Φ i is stored in a memory (RAM), and Φ i + 1 is obtained by the same processing in the next integration interval T.
[0031]
The above operation is repeated n times to obtain the average value of Φ i . The average value is used as the final deterioration index I of the catalytic converter 2. Note that the final deterioration index I is calculated in consideration of correction coefficients k 1 and k 2 according to various operating conditions (blocks 16B, 16C, and 16D, see Equation 4 below).
[0032]
[Expression 4]
I = (Σk 1 k 2 Φ i ) / n
I: Final degradation index k 1 : Correction system number by engine load k 2 : Correction system number by catalyst temperature Φ i : Sequential degradation index n: Number of measurements Note that k 1 and k 2 are stored in advance in the memory (ROM) as map data Keep it.
[0033]
Subsequently, the deterioration index I is compared with a predetermined deterioration determination level ID to determine a deterioration state. If the deterioration index I is greater than the deterioration determination level ID , it is determined that the deterioration is in progress (block 16E).
[0034]
Here, the sequential deterioration index Φ i is not used as it is, but the average value thereof, that is, the final deterioration index I is used. When the engine speed or load fluctuates during normal driving, the sequential deterioration index Φ i is also affected. Because it fluctuates. In other words, by sequentially calculating and accumulating the degradation index Φ i for each constant time, a certain number of revolutions, or a certain load band, and making the average value the final degradation index I, it is possible to determine the degradation in the entire operation region. However, when the operating state is limited to some extent, the determination may be performed using the sequential deterioration index Φ i as it is.
[0035]
Now it is an embodiment lies in the means 20 for estimating the catalyst temperature T CAT for obtaining the correction coefficient k 2. An embodiment of the catalyst temperature estimating means 20 is shown in FIG. The operation of the estimation means will be described below.
[0036]
First, the steady catalyst temperature T CAT, 0 is obtained by the steady model 201. Here, in the steady model 201, the catalyst temperature is measured in advance in a state where the engine speed and the load (for example, the intake air amount) are constant, and stored in the storage device as map data. Alternatively, the heat generation amount of the engine as a function of the engine speed and load may be calculated in advance and stored as map data.
[0037]
The predetermined time mask 202 measures the time after the engine is started, outputs zero until the predetermined time elapses, and outputs 1 thereafter. This dead time t 0 is determined according to the operating state before and after the start. The engine water temperature T w and the intake air temperature T A are stored as map data. Basically define larger the dead time t 0 according to the difference in the engine coolant temperature T w and the intake air temperature T A is reduced. As another method, the fuel amount integrated value SF i after the start is sequentially calculated, and when the predetermined value is reached, the dead time t 0 is terminated, and the predetermined value is used as the engine water temperature T w and the intake air temperature T A. There is also a way to make it larger as the difference in the number decreases. Here, the integrated fuel amount value SF i may be an integrated value of the load.
[0038]
In any case, the output T CAT, 1 of the multiplier 203 is expressed by Equation 5.
[0039]
[Equation 5]
T CAT, 1 = T w (t ≦ t 0 )
T CAT, 1 = T CAT, 0 (t> t 0 )
Here, the engine water temperature Tw is detected by a sensor (not shown).
[0040]
The delay models 204 (1) and 204 (2) are obtained by calculation according to Equations 6 and 7.
[0041]
[Formula 6]
T CAT, 2, 1 = (1-1 / τ) T CAT, 2, 1 + ξ / τ T CAT, 1
[0042]
[Expression 7]
T CAT, 2,2 = (1-1 / ζτ) T CAT, 2,2 + (1-ξ) / ζτT CAT, 1
Here, the initial values of T CAT, 2,1 and T CAT, 2,2 are T CAT, 1 .
[0043]
FIG. 3 shows how to obtain τ, ξ, and ζ. FIG. 3 shows measured values of the catalyst temperature when the throttle is suddenly changed. The measurement conditions are the same as when measuring a stationary model. A plurality of time constants of the catalyst temperature change are measured, for example, two places of a rising time constant τ and a time constant multiplied by ζ. As a guide, ζ = 10. From these, ξ is obtained as shown in FIG.
[0044]
In FIG. 3, the temperature rise is shown, but the delay time constant of the temperature drop when the throttle is closed in a stepwise manner is obtained in the same manner, and the temperature drop delay time τ d 206 is defined as the temperature rise delay time τ u 207. These are stored separately, and these are switched by the positive / negative determination 205.
[0045]
[Equation 8]
τ = τ u (T CAT, 2- T CAT, 1 <0)
[0046]
[Equation 9]
τ = τ d (T CAT, 2- T CAT, 1 ≧ 0)
The adder 209 adds the outputs of the delay models 204 (1) and 204 (2) to obtain the estimated catalyst temperature T CAT, 3 (Equation 10).
[0047]
[Expression 10]
T CAT, 3 = T CAT, 2, 1 + T CAT, 2, 2
Next, the estimated catalyst temperature T CAT, 3 is corrected according to Equations 11 to 12 in consideration of the effects of the engine water temperature T w , the intake air temperature T A , and the vehicle speed V sp detected by a sensor (not shown). Find T CAT .
[0048]
## EQU11 ##
T CAT, 4 = T CAT, 3- (T w- T w, 0 )
Here, T w, 0 is the engine water temperature T w when the steady model is measured.
[0049]
[Expression 12]
T CAT, 5 = T CAT, 4 -η (T A -T A, 0)
Here, T A, 0 is the intake air temperature T A when the steady model is measured.
[0050]
Η is a sensitivity coefficient set in advance according to the vehicle speed (Equation 13).
[0051]
[Formula 13]
η = F (V sp )
Here F (V sp) in the measurement conditions of the intake air temperature T A at the time of measuring the steady-state model, measures the catalyst temperature when varying speed or air flow rate, and stores the empirical formula or map data.
[0052]
【The invention's effect】
FIG. 4 shows the effect of the catalyst temperature estimation according to the present invention in comparison with actual measurement values. The operating condition is the US test mode. The estimated temperature is in good agreement with the measured values throughout.
[0053]
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately estimate the catalyst temperature during normal driving of an automobile and diagnose the deterioration of the catalytic converter, which is an engine exhaust gas purification control device, without error.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed block diagram of a characteristic part of the present embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram for determining parameters in the embodiment.
FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining the operation of catalyst temperature estimation.
[Explanation of symbols]
2 ... catalytic converter 3 ... front O 2 sensor, 4 ... rear O 2 sensor, 13 ... autocorrelation function calculating unit, 14 ... cross-correlation function calculation means, 16 ... catalytic converter deterioration judging unit, 17 ... judgment result output means, 20 ... temperature estimation means, Φ i ... sequential deterioration index, I ... final deterioration index, I D ... deterioration determination level, x ... output of an air-fuel ratio sensor (pre-O 2 sensor) provided upstream of the catalytic converter, y ... catalyst Output of an air-fuel ratio sensor (rear O 2 sensor) provided downstream of the converter, φ xx ... autocorrelation function of signal x, φ xy ... cross-correlation function of signal x and signal y.

Claims (5)

エンジンの排気ガス中の空燃比を検出し、排気ガス中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を調整し、前記排気ガスを触媒により浄化するものにおいて、
エンジンパラメータを検出し、
定常状態では前記エンジンパラメータに基づいて定常状態モデルによって定常状態下の触媒温度を推定し、
過渡状態では前記エンジンパラメータに基づいて時定数が異なる2つの過渡状態モデルによって得られる異なった2つの触媒温度に基づき過渡状態下の触媒温度を推定することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の触媒温度推定方法。
In what detects the air-fuel ratio in the exhaust gas of the engine, adjusts the fuel injection amount so as to keep the air-fuel ratio in the exhaust gas at a predetermined value, and purifies the exhaust gas with a catalyst,
Detect engine parameters,
In steady state, the catalyst temperature under steady state is estimated by a steady state model based on the engine parameters,
A catalyst for an engine exhaust gas purifying apparatus characterized in that, in a transient state, the catalyst temperature under the transient state is estimated based on two different catalyst temperatures obtained by two transient state models having different time constants based on the engine parameters. Temperature estimation method.
請求項1において、
過渡状態では前記過渡状態モデルによって得られる異なった2つの触媒温度を加算して過渡状態下の触媒温度を推定することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の触媒温度推定方法。
In claim 1,
A catalyst temperature estimation method for an engine exhaust gas purifying apparatus, characterized in that in a transient state, two different catalyst temperatures obtained by the transient state model are added to estimate the catalyst temperature under the transient state.
請求項1において、
前記過渡状態モデルの初期値は、前記定常状態モデルで得られた触媒温度であることを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の触媒温度推定方法。
In claim 1,
An initial value of the transient state model is a catalyst temperature obtained by the steady state model.
請求項1において、
前記定常状態モデルに使用されるエンジンパラメータは、エンジン回転数と負荷であることを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の触媒温度推定方法。
In claim 1,
An engine parameter used in the steady state model is an engine speed and a load.
請求項1において、
前記過渡状態モデルは、出力が線形であることを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の触媒温度推定方法。
In claim 1,
The transient state model has a linear output, and is a catalyst temperature estimation method for an engine exhaust gas purification device.
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