JP4049072B2 - Catalyst degradation degree judgment device - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配設された触媒の劣化度を判定する触媒劣化度判定装置(触媒劣化度検出装置、触媒劣化判定装置)に関する。   The present invention relates to a catalyst deterioration degree determining device (catalyst deterioration degree detecting device, catalyst deterioration determining device) for determining the deterioration degree of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.

この種の技術として、触媒の反応速度分布を机上計算により予測し、予測した反応速度分布(又は、頻度因子分布)に基づいて触媒の劣化度(劣化状態)を予測する方法が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。   As this type of technology, a method is known in which the reaction rate distribution of the catalyst is predicted by desktop calculation, and the degree of deterioration (deterioration state) of the catalyst is predicted based on the predicted reaction rate distribution (or frequency factor distribution). (For example, see Patent Document 1).

この方法においては、ある時点(劣化段階n)での触媒貴金属粒径分布(n)及び反応速度分布(n)に基づいて所定時間tn経過後(劣化段階n+1)の触媒温度分布(n+1)及び酸素濃度分布(n+1)を算出し、算出した触媒温度分布(n+1)及び算出した酸素濃度分布(n+1)と被毒量分布(n+1)とに基づいて触媒貴金属粒径分布(n+1)を算出し、算出した触媒貴金属粒径分布(n+1)と被毒量分布(n+1)とに基づいて頻度因子分布(n+1)を算出し、算出した頻度因子分布(n+1)に基づいて反応速度分布(n+1)を算出する。   In this method, based on the catalyst noble metal particle size distribution (n) and the reaction rate distribution (n) at a certain time (deterioration stage n), the catalyst temperature distribution (n + 1) after a predetermined time tn (deterioration stage n + 1) and An oxygen concentration distribution (n + 1) is calculated, and a catalyst noble metal particle size distribution (n + 1) is calculated based on the calculated catalyst temperature distribution (n + 1) and the calculated oxygen concentration distribution (n + 1) and poisoning amount distribution (n + 1). The frequency factor distribution (n + 1) is calculated based on the calculated catalyst noble metal particle size distribution (n + 1) and poisoning amount distribution (n + 1), and the reaction rate distribution (n + 1) based on the calculated frequency factor distribution (n + 1). Is calculated.

従って、劣化段階(0)における触媒貴金属粒径分布(0)、反応速度分布(0)及び各劣化段階での被毒量分布(k)を得ることができれば、任意の劣化段階(n)における触媒の頻度因子分布(n)及び反応速度分布(n)を得ることができるので、これに基づいて触媒の劣化状態を推定することができる。   Therefore, if the catalyst noble metal particle size distribution (0), the reaction rate distribution (0), and the poisoning amount distribution (k) in each deterioration stage can be obtained in the deterioration stage (0), the deterioration in any deterioration stage (n) can be obtained. Since the frequency factor distribution (n) and the reaction rate distribution (n) of the catalyst can be obtained, the deterioration state of the catalyst can be estimated based on this.

劣化段階(0)における触媒貴金属粒径分布(0)は、触媒貴金属の種類や担体に対する担持状態に対応して定まる値であり、予め知ることができる。また、劣化段階(0)における反応速度分布(0)は、新品の触媒に対する実測から得ることができる。被毒量分布(k)は、劣化段階(k)における被毒物質の触媒に対する付着量の分布であり、劣化段階(k)に応じて予め実測から見積もることができる。この結果、上記方法によれば、長期に渡る劣化耐久試験を実際に行うことなく、任意の劣化段階における触媒の劣化状態を机上計算により推定することができる。
特開平2001−12233号公報(図1)
The catalyst noble metal particle size distribution (0) in the deterioration stage (0) is a value determined according to the type of the catalyst noble metal and the supporting state on the carrier, and can be known in advance. Further, the reaction rate distribution (0) in the deterioration stage (0) can be obtained from actual measurements on a new catalyst. The poisoning amount distribution (k) is a distribution of the amount of poisoning substances adhering to the catalyst in the deterioration stage (k), and can be estimated from actual measurement in advance according to the deterioration stage (k). As a result, according to the above method, the deterioration state of the catalyst at an arbitrary deterioration stage can be estimated by desktop calculation without actually conducting a long-term deterioration durability test.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-12233 (FIG. 1)

しかしながら、上記従来の方法は、劣化段階(0)、即ち、触媒が新品である場合における触媒貴金属分布(0)及び反応速度分布(0)を与えて、任意の劣化段階(n)における触媒の劣化状態を推定するので、複雑に変動し且つ車両毎に大きく相違する運転状態を経た触媒の実際の劣化状態を精度良く判定することができないという問題がある。   However, the above-mentioned conventional method gives the catalyst noble metal distribution (0) and reaction rate distribution (0) in the deterioration stage (0), that is, when the catalyst is new, so that the catalyst in any deterioration stage (n) can be obtained. Since the deterioration state is estimated, there is a problem that it is impossible to accurately determine the actual deterioration state of the catalyst that has complicatedly changed and has undergone a driving state that differs greatly from vehicle to vehicle.

本発明の目的の一つは、車両に搭載された触媒の劣化度(劣化状態)を精度良くリアルタイムに判定することができる触媒劣化度判定装置を提供することにある。   One of the objects of the present invention is to provide a catalyst deterioration degree determination device that can accurately determine the deterioration degree (deterioration state) of a catalyst mounted on a vehicle in real time.

本発明による触媒劣化度判定装置は、
内燃機関を搭載した車両に適用され同内燃機関の排気通路に配設された触媒の劣化度を判定する触媒劣化度判定装置であって、
前記触媒に流入するガスに含まれる特定ガスの濃度を取得する流入特定ガス濃度取得手段と、
前記触媒から流出する前記特定ガスの濃度を取得する流出特定ガス濃度取得手段と、
前記触媒に流入するガスに含まれる前記特定ガスと反応するガスである流入反応ガスの濃度を取得する流入反応ガス濃度取得手段と、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記触媒における前記特定ガスの浄化反応を表した触媒反応モデル、前記取得した触媒に流入する特定ガスの濃度、前記取得した触媒から流出する特定ガスの濃度、前記取得した流入反応ガスの濃度及び前記取得した触媒の温度に基づいて同触媒における同浄化反応の頻度因子を算出する頻度因子算出手段と、
前記算出された頻度因子に基づいて前記触媒の劣化度を判定する手段と、
を備える。
The catalyst deterioration degree judging device according to the present invention is:
A catalyst deterioration degree determination device that is applied to a vehicle equipped with an internal combustion engine and determines a deterioration degree of a catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine,
Inflow specific gas concentration acquisition means for acquiring the concentration of the specific gas contained in the gas flowing into the catalyst;
Outflow specific gas concentration acquisition means for acquiring the concentration of the specific gas flowing out from the catalyst;
Inflow reaction gas concentration acquisition means for acquiring the concentration of an inflow reaction gas that is a gas that reacts with the specific gas contained in the gas flowing into the catalyst;
Catalyst temperature acquisition means for acquiring the temperature of the catalyst;
A catalytic reaction model representing a purification reaction of the specific gas in the catalyst, a concentration of the specific gas flowing into the acquired catalyst, a concentration of the specific gas flowing out from the acquired catalyst, a concentration of the acquired inflowing reaction gas, and the A frequency factor calculating means for calculating a frequency factor of the purification reaction in the catalyst based on the obtained temperature of the catalyst;
Means for determining the degree of deterioration of the catalyst based on the calculated frequency factor;
Is provided.

この触媒劣化度判定装置は、触媒での反応における頻度因子を求め、その頻度因子に基づいて触媒劣化度を判定する。頻度因子は、触媒における特定ガスの浄化反応を表した触媒反応モデルにおいて使用される値であり、浄化のための反応の起こり易さを示す値である。この触媒劣化度判定装置において、頻度因子は、前記触媒反応モデル、実際に取得した触媒に流入する特定ガスの濃度、実際に取得した触媒から流出する特定ガスの濃度、実際に取得した流入反応ガスの濃度及び実際に取得した触媒の温度(触媒床温)に基づいて求められる。従って、触媒の劣化度を精度良くリアルタイムに判定することができる。   This catalyst deterioration degree determination device obtains a frequency factor in the reaction at the catalyst, and determines the catalyst deterioration degree based on the frequency factor. The frequency factor is a value used in a catalytic reaction model representing a purification reaction of a specific gas in the catalyst, and is a value indicating the ease of the reaction for purification. In this catalyst deterioration degree determination apparatus, the frequency factor includes the catalyst reaction model, the concentration of the specific gas flowing into the actually acquired catalyst, the concentration of the specific gas flowing out of the actually acquired catalyst, and the actually acquired inflowing reaction gas. And the temperature of the catalyst actually obtained (catalyst bed temperature). Therefore, the deterioration degree of the catalyst can be accurately determined in real time.

本発明の一態様において、前記触媒劣化度判定装置は、前記触媒に流入するガスの空燃比が、前記特定ガスが前記触媒において浄化されるのに適した空燃比となるように、同触媒に流入するガスの空燃比を制御する空燃比制御手段を備えることが好適である。   In one aspect of the present invention, the catalyst deterioration degree determination device may be configured so that an air-fuel ratio of a gas flowing into the catalyst becomes an air-fuel ratio suitable for purifying the specific gas in the catalyst. It is preferable to provide air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the inflowing gas.

これによれば、触媒に流入するガスの空燃比が前記特定ガスを浄化するのに適した空燃比(例えば、特定ガスがNOxであれば理論空燃比よりリッチな空燃比、特定ガスがHC,COであれば理論空燃比よりリーンな空燃比であって、特定ガスが触媒により高効率で浄化される理論空燃比以外の空燃比)に制御される。この結果、触媒反応モデルと実際の触媒における反応とを精度良く一致させることができるから、触媒の劣化度をより精度良く判定することができる。   According to this, the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is suitable for purifying the specific gas (for example, if the specific gas is NOx, the air-fuel ratio is richer than the theoretical air-fuel ratio, the specific gas is HC, If it is CO, the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the specific gas is controlled to an air-fuel ratio other than the stoichiometric air-fuel ratio that is purified with high efficiency by the catalyst. As a result, the catalytic reaction model and the reaction in the actual catalyst can be made to coincide with each other with high accuracy, so that the degree of deterioration of the catalyst can be determined with higher accuracy.

この場合において、前記空燃比制御手段は、前記触媒に流入するガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ又はリーンな一定の空燃比に制御するように構成され、前記流入反応ガス濃度取得手段は、前記空燃比制御手段により前記触媒に流入するガスの空燃比が制御されているときの前記内燃機関の運転状態に基づいて前記流入反応ガス濃度を取得するように構成されることが好適である。   In this case, the air-fuel ratio control means is configured to control the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst to a constant air-fuel ratio that is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the inflowing reaction gas concentration acquisition means includes It is preferable that the inflow reaction gas concentration is acquired based on an operating state of the internal combustion engine when the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is controlled by the air-fuel ratio control means. .

これによれば、触媒に流入する流入反応ガスの濃度が略一定となるから、触媒における浄化反応の状態が安定する。従って、触媒反応モデルと実際の触媒における反応とがより精度良く一致する。更に、流入反応ガス濃度も安定化するから、流入反応ガス濃度を取得するために流入反応ガス濃度センサを配設しなくても、内燃機関の運転状態に基づいて流入反応ガス濃度を精度良く取得することができる。   According to this, since the concentration of the inflowing reaction gas flowing into the catalyst becomes substantially constant, the state of the purification reaction in the catalyst is stabilized. Therefore, the catalytic reaction model and the reaction in the actual catalyst are more accurately matched. In addition, since the inflowing reaction gas concentration is also stabilized, the inflowing reaction gas concentration can be accurately acquired based on the operating state of the internal combustion engine without providing an inflowing reaction gas concentration sensor to acquire the inflowing reaction gas concentration. can do.

更に、前記車両は前記内燃機関とは別の補助動力源を備え、前記頻度因子算出手段により前記頻度因子を算出するとき、前記内燃機関を定常運転状態に維持するとともに、前記車両の加速に必要な動力を前記補助動力源により発生させるように構成することも好適である。   Further, the vehicle includes an auxiliary power source different from the internal combustion engine, and when the frequency factor is calculated by the frequency factor calculation means, the internal combustion engine is maintained in a steady operation state and is necessary for acceleration of the vehicle. It is also preferable that a simple power is generated by the auxiliary power source.

これによれば、触媒に流入する排ガス量が一定となり、流入反応ガス濃度も安定するので、同流入反応ガス濃度をより精度良く取得することができる。その結果、頻度因子をより精度よく求めることができるので、触媒劣化度をより精度良く判定することができる。   According to this, since the amount of exhaust gas flowing into the catalyst becomes constant and the inflowing reaction gas concentration is stabilized, the inflowing reaction gas concentration can be obtained with higher accuracy. As a result, the frequency factor can be obtained with higher accuracy, and the degree of catalyst deterioration can be determined with higher accuracy.

以下、本発明による触媒劣化度判定装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。触媒劣化度判定装置は、内燃機関の燃料噴射量制御装置の一部として採用されている。   Hereinafter, embodiments of a catalyst deterioration degree determination apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The catalyst deterioration degree determination device is employed as part of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る触媒劣化度判定装置を含む燃料噴射量制御装置を4サイクル火花点火式多気筒内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図1は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which a fuel injection amount control device including a catalyst deterioration degree determination device according to a first embodiment is applied to a four-cycle spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine 10. FIG. 1 shows only a cross section of a specific cylinder, but the other cylinders have the same configuration.

この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。   The internal combustion engine 10 includes a cylinder block portion 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head portion 30 fixed on the cylinder block portion 20, and a gasoline mixture to the cylinder block portion 20. An intake system 40 for supplying and an exhaust system 50 for releasing exhaust gas from the cylinder block 20 to the outside are included.

シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。   The cylinder block unit 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The heads of the cylinder 21 and the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the cylinder head portion 30.

シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角及びリフト量を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38及び燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ(燃料噴射手段)39を備えている。   The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 communicating with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake camshaft that drives the intake valve 32, and a phase angle and lift amount of the intake camshaft are continuously provided. Variable intake timing device 33 to be changed, actuator 33a of variable intake timing device 33, exhaust port 34 communicating with combustion chamber 25, exhaust valve 35 for opening and closing exhaust port 34, exhaust camshaft 36 for driving exhaust valve 35, An ignition plug 37, an igniter 38 including an ignition coil that generates a high voltage to be applied to the ignition plug 37, and an injector (fuel injection means) 39 for injecting fuel into the intake port 31 are provided.

吸気系統40は、吸気ポート31に連通し同吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、スロットルバルブ43及びスワールコントロールバルブ(以下、「SCV」と称呼する。)44を備えている。スロットルバルブ43は、DCモータからなるスロットルバルブアクチュエータ43aにより吸気管41内で回転駆動され、吸気通路の開口断面積を可変とするようになっている。SCV44は、燃焼室25内にスワールを発生させるためのバルブであって、DCモータからなるSCVアクチュエータ44aにより回転駆動されるようになっている。   The intake system 40 includes an intake pipe 41 including an intake manifold that communicates with the intake port 31 and forms an intake passage together with the intake port 31, an air filter 42 provided at an end of the intake pipe 41, a throttle valve 43, and a swirl control valve. (Hereinafter referred to as “SCV”) 44. The throttle valve 43 is rotationally driven in the intake pipe 41 by a throttle valve actuator 43a made of a DC motor so that the opening cross-sectional area of the intake passage is variable. The SCV 44 is a valve for generating a swirl in the combustion chamber 25, and is driven to rotate by an SCV actuator 44a composed of a DC motor.

排気系統50は、排気ポート34に連通したエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51に接続されたエキゾーストパイプ52、エキゾーストパイプ52に介装された上流側の触媒(上流側三元触媒コンバータ、又はスタート・キャタリティック・コンバータとも云う。)53及び上流側の触媒53の下流のエキゾーストパイプ52に配設(介装)された下流側の触媒(下流側三元触媒コンバータ、又は、車両のフロア下方に配設されるため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータとも云う。)54を備えている。排気ポート34、エキゾーストマニホールド51及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。なお、本触媒劣化度判定装置は、上流側触媒53が劣化したか否かを判定するものである。   The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 communicating with the exhaust port 34, an exhaust pipe 52 connected to the exhaust manifold 51, and an upstream catalyst (upstream three-way catalytic converter or start catalyst) interposed in the exhaust pipe 52. 53) and downstream catalyst (downstream three-way catalytic converter or disposed below the floor of the vehicle) disposed in (exposed to) the exhaust pipe 52 downstream of the upstream catalyst 53 and the upstream catalyst 53. Therefore, it is also called an under-floor catalytic converter.) 54. The exhaust port 34, the exhaust manifold 51, and the exhaust pipe 52 constitute an exhaust passage. In addition, this catalyst deterioration degree determination apparatus determines whether the upstream catalyst 53 has deteriorated.

一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ61、吸気温センサ62、スロットルポジションセンサ63、カムポジションセンサ64、クランクポジションセンサ65、水温センサ66、上流側触媒53の上流の排気通路に配設された特定ガス濃度センサ67(以下、「上流側特定ガス濃度センサ67」と称呼する。)、上流側触媒53の下流であって下流側触媒54の上流の排気通路に配設された特定ガス濃度センサ68(以下、「下流側特定ガス濃度センサ68」と称呼する。)、上流側触媒53に対して配設された触媒温度センサ69及びアクセル開度センサ70を備えている。   On the other hand, this system is disposed in an exhaust passage upstream of the hot-wire air flow meter 61, the intake air temperature sensor 62, the throttle position sensor 63, the cam position sensor 64, the crank position sensor 65, the water temperature sensor 66, and the upstream catalyst 53. Specific gas concentration sensor 67 (hereinafter referred to as “upstream specific gas concentration sensor 67”), a specific gas concentration sensor disposed in the exhaust passage downstream of the upstream catalyst 53 and upstream of the downstream catalyst 54 68 (hereinafter, referred to as “downstream specific gas concentration sensor 68”), a catalyst temperature sensor 69 and an accelerator opening sensor 70 disposed for the upstream catalyst 53 are provided.

エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の質量流量Gaに応じた信号を出力するようになっている。吸気温センサ62は、吸入空気の温度を検出し、吸気温度THAを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ63は、スロットルバルブ43の開度(スロットルバルブ開度)を検出し、スロットルバルブ開度TAを表す信号を出力するようになっている。   The air flow meter 61 outputs a signal corresponding to the mass flow rate Ga of the intake air flowing through the intake pipe 41. The intake air temperature sensor 62 detects the temperature of the intake air and outputs a signal representing the intake air temperature THA. The throttle position sensor 63 detects the opening (throttle valve opening) of the throttle valve 43 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA.

カムポジションセンサ64は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(即ち、クランク軸24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2信号)を発生するようになっている。クランクポジションセンサ65は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。水温センサ66は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。   The cam position sensor 64 generates a signal (G2 signal) having one pulse every time the intake camshaft rotates 90 ° (that is, every time the crankshaft 24 rotates 180 °). The crank position sensor 65 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 ° and a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. This signal represents the engine speed NE. The water temperature sensor 66 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW.

上流側特定ガス濃度センサ67は、上流側触媒53に流入するガスに含まれる特定ガスの濃度を検出・取得する流入特定ガス濃度取得手段を構成している。特定ガスは、この例においては、NOx(窒素酸化物)のうちのNOである。従って、上流側特定ガス濃度センサ67は、上流側触媒53に流入するNOの濃度[NO]inを表す信号を出力するようになっている。   The upstream specific gas concentration sensor 67 constitutes inflow specific gas concentration acquisition means for detecting and acquiring the concentration of the specific gas contained in the gas flowing into the upstream catalyst 53. In this example, the specific gas is NO of NOx (nitrogen oxide). Accordingly, the upstream specific gas concentration sensor 67 outputs a signal representing the concentration [NO] in of NO flowing into the upstream catalyst 53.

下流側特定ガス濃度センサ68は、上流側触媒53から流出するガスに含まれる特定ガス(NO)の濃度を検出・取得する流出特定ガス濃度取得手段を構成していて、上流側触媒53から流出するNOの濃度[NO]outを表す信号を出力するようになっている。   The downstream specific gas concentration sensor 68 constitutes outflow specific gas concentration acquisition means for detecting and acquiring the concentration of specific gas (NO) contained in the gas flowing out from the upstream catalyst 53, and flows out from the upstream catalyst 53. A signal representing the concentration [NO] out of NO to be output is output.

触媒温度センサ69は、上流側触媒53の触媒の温度(触媒床温)を検出・取得する触媒温度取得手段を構成していて、触媒の温度Tempccroを表す信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ70は、運転者によって操作されるアクセルペダル71の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。   The catalyst temperature sensor 69 constitutes catalyst temperature acquisition means for detecting and acquiring the catalyst temperature (catalyst bed temperature) of the upstream catalyst 53, and outputs a signal representing the catalyst temperature Tempccro. The accelerator opening sensor 70 outputs a signal representing the operation amount Accp of the accelerator pedal 71 operated by the driver.

電気制御装置80は、互いにバスで接続されたCPU81、CPU81が実行するプログラム、テーブル(マップ、関数)及び定数等を予め記憶したROM82、CPU81が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM83、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM84並びにADコンバータを含むインターフェース85等からなるマイクロコンピュータである。   The electric control device 80 includes a CPU 81 connected to each other by a bus, a ROM 82 in which programs executed by the CPU 81, tables (maps, functions), constants, and the like are stored in advance, a RAM 83 in which the CPU 81 temporarily stores data as necessary, The microcomputer includes a backup RAM 84 that stores data while the power is turned on and holds the stored data even while the power is shut off, and an interface 85 including an AD converter.

インターフェース85は、前記センサ61〜70と接続され、CPU81にセンサ61〜70からの信号を供給するとともに、同CPU81の指示に応じて可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、インジェクタ39、スロットルバルブアクチュエータ43a及びSCVアクチュエータ44aに駆動信号を送出するようになっている。   The interface 85 is connected to the sensors 61 to 70, supplies signals from the sensors 61 to 70 to the CPU 81, and in response to instructions from the CPU 81, the actuator 33a, the igniter 38, the injector 39, and the throttle of the variable intake timing device 33. Drive signals are sent to the valve actuator 43a and the SCV actuator 44a.

(触媒劣化度判定の原理)
次に、この触媒劣化度判定装置による触媒劣化度判定の原理について説明する。いま、触媒で浄化されるべき対象となる特定ガスとして、NOxのうちの一種であるNO(一酸化窒素)に着目する。また、特定ガスであるNOと反応してNOを浄化する反応ガスとしてCO(一酸化炭素)に着目する。このとき、NOとCOとは下記(1)式のように反応する。このような反応は、触媒に流入するガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチとしたときに主として発生する。

Figure 0004049072
(Principle of catalyst deterioration degree judgment)
Next, the principle of the catalyst deterioration degree determination by this catalyst deterioration degree determination device will be described. Now, focus on NO (nitrogen monoxide), which is a kind of NOx, as a specific gas to be purified by the catalyst. Also, focus on CO (carbon monoxide) as a reactive gas that reacts with NO, which is a specific gas, to purify NO. At this time, NO and CO react as shown in the following formula (1). Such a reaction mainly occurs when the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio.
Figure 0004049072

(1)式から、下記の(2)式が得られる。(2)式においてkは触媒における反応速度を示す値であり、「反応速度定数」と呼ばれる。

Figure 0004049072
From the equation (1), the following equation (2) is obtained. In the equation (2), k is a value indicating the reaction rate in the catalyst, and is called “reaction rate constant”.
Figure 0004049072

一方、上記(2)式の左辺の項である触媒内のNO濃度の時間的変化は、下記(3)式に基づいて求めることができる。

Figure 0004049072
On the other hand, the temporal change in the NO concentration in the catalyst, which is the term on the left side of the above equation (2), can be obtained based on the following equation (3).
Figure 0004049072

一方、触媒内での浄化反応を表す式として、下記(4)に示すアレニウスの式が広く知られている。(4)式は、触媒での浄化反応を表した触媒反応モデルを示し、反応速度定数を求める式である。

Figure 0004049072
この(4)式における頻度因子k0は、触媒における反応の起こり易さを示す指標である。従って、頻度因子k0は触媒の劣化度を表す。 On the other hand, the Arrhenius equation shown in the following (4) is widely known as an equation representing the purification reaction in the catalyst. Equation (4) represents a catalytic reaction model representing a purification reaction with a catalyst, and is an equation for obtaining a reaction rate constant.
Figure 0004049072
The frequency factor k0 in the equation (4) is an index indicating the ease of reaction in the catalyst. Therefore, the frequency factor k0 represents the degree of deterioration of the catalyst.

そこで、本触媒劣化度判定装置は、この頻度因子k0を求め、頻度因子k0により触媒劣化度を判定する。具体的には、先ず、(2)式及び(3)式から下記の(5)式を得て、この(5)式に基づいて反応速度定数kを求める。

Figure 0004049072
Therefore, the catalyst deterioration degree determination apparatus obtains the frequency factor k0 and determines the catalyst deterioration degree based on the frequency factor k0. Specifically, first, the following equation (5) is obtained from the equations (2) and (3), and the reaction rate constant k is obtained based on the equation (5).
Figure 0004049072

(5)式において、触媒に流入するNOの濃度[NO]inは、触媒上流に配設された上流側特定ガス濃度センサ67(上流側NO濃度センサ)から直接取得する。触媒から流出するNOの濃度[NO]outは、触媒下流に配設された下流側特定ガス濃度センサ68(下流側NO濃度センサ)から直接取得する。触媒に流入するCOの濃度[CO]inは、内燃機関に供給される混合気の空燃比(以下、「機関の空燃比」と称呼する。)が理論空燃比よりもリッチな一定の空燃比となるように同混合気の空燃比を制御し、そのときの機関運転状態(Q, NE, THW)と予め定めておいたマップMapCOin(Q, NE, THW)とに基づいて取得する。なお、触媒上流にCO濃度センサを流入反応ガス濃度センサとして配設し、そのCO濃度センサからCOの濃度[CO]inを直接取得してもよい。また、排ガス流量Vgは吸入空気流量Ga(又はQ)と等しいと置く。触媒容量Xは既知である。   In the equation (5), the concentration [NO] in of NO flowing into the catalyst is directly obtained from the upstream specific gas concentration sensor 67 (upstream NO concentration sensor) disposed upstream of the catalyst. The concentration [NO] out of NO flowing out from the catalyst is directly acquired from the downstream specific gas concentration sensor 68 (downstream NO concentration sensor) disposed downstream of the catalyst. The concentration of CO flowing into the catalyst [CO] in is a constant air-fuel ratio in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine air-fuel ratio”) is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled so that the engine operating condition (Q, NE, THW) and the map MapCOin (Q, NE, THW) determined in advance are acquired. Note that a CO concentration sensor may be arranged upstream of the catalyst as an inflowing reaction gas concentration sensor, and the CO concentration [CO] in may be directly acquired from the CO concentration sensor. The exhaust gas flow rate Vg is set equal to the intake air flow rate Ga (or Q). The catalyst capacity X is known.

以上により反応速度定数kが取得される。触媒劣化度判定装置は、この取得された反応速度定数kを(4)式に適用して頻度因子k0を求める。(4)式において、活性化エネルギーE及び気体定数Rは既知である。触媒床温T(=Tempccro)は、触媒温度センサ69から直接取得する。そして、触媒劣化度判定装置は、頻度因子k0が所定の閾値k0thより大きければ触媒は正常であると判定し、頻度因子k0が所定の閾値k0th以下であれば触媒は劣化していると判定する。   Thus, the reaction rate constant k is obtained. The catalyst deterioration degree determination device applies the obtained reaction rate constant k to the equation (4) to obtain the frequency factor k0. In the formula (4), the activation energy E and the gas constant R are known. The catalyst bed temperature T (= Tempccro) is obtained directly from the catalyst temperature sensor 69. The catalyst deterioration degree determination device determines that the catalyst is normal if the frequency factor k0 is greater than a predetermined threshold k0th, and determines that the catalyst is deteriorated if the frequency factor k0 is equal to or less than the predetermined threshold k0th. .

以上は、特定ガスとしてNOに着目した場合であったが、特定ガスとしてCOに着目することもできる。この場合、COは機関の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに浄化されるので、触媒劣化度判定装置は、機関の空燃比を理論空燃比よりもリーンとなるように制御する。ここでは、COと反応してCOを浄化する反応ガスとしてO2(酸素)に着目する。このときCOとO2は下記(6)式のように反応する。

Figure 0004049072
The above is a case where attention is paid to NO as the specific gas, but it is also possible to pay attention to CO as the specific gas. In this case, since CO is purified when the air-fuel ratio of the engine is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the catalyst deterioration degree determining device controls the engine air-fuel ratio to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Here, attention is focused on O 2 (oxygen) as a reaction gas that reacts with CO to purify CO. At this time, CO and O 2 react as shown in the following formula (6).
Figure 0004049072

これから、NOの場合と同様に、以下の(7)式及び(8)式が得られる。

Figure 0004049072
Figure 0004049072
From this, as in the case of NO, the following equations (7) and (8) are obtained.
Figure 0004049072
Figure 0004049072

触媒劣化度判定装置は、(7)式及び(8)式から反応速度定数kを求め、これを(4)式に適用して頻度因子k0を求め、この頻度因子k0に基づいて触媒劣化度を判定する。ただし、触媒劣化度判定装置は、触媒に流入するCOの濃度[CO]inを、触媒上流に配設された上流側特定ガス濃度センサ67(上流側CO濃度センサ)から直接取得し、触媒から流出するCOの濃度[CO]outを、触媒下流に配設された下流側特定ガス濃度センサ68(下流側CO濃度センサ)から直接取得する。   The catalyst deterioration degree determination device obtains the reaction rate constant k from the equations (7) and (8), applies this to the equation (4) to obtain the frequency factor k0, and based on this frequency factor k0, the catalyst deterioration degree Determine. However, the catalyst deterioration degree determination device directly acquires the CO concentration [CO] in flowing into the catalyst from the upstream specific gas concentration sensor 67 (upstream CO concentration sensor) disposed upstream of the catalyst, and from the catalyst. The concentration [CO] out of the outflowing CO is directly acquired from the downstream specific gas concentration sensor 68 (downstream CO concentration sensor) disposed downstream of the catalyst.

更に、触媒劣化度判定装置は、触媒に流入するO2の濃度[O2]inを、そのときの機関運転状態(Q, NE, THW)と予め定めておいたマップMapO2in(Q, NE, THW)とに基づいて取得する。なお、触媒上流にO2濃度センサを配設し、そのO2濃度センサからO2の濃度[O2]inを直接取得してもよい。 Furthermore, the catalyst deterioration degree determination apparatus, the concentration [O 2] in the O 2 flowing into the catalyst, the engine operating state at that time (Q, NE, THW) maps had previously been determined to MapO 2 in (Q, NE, THW). Incidentally, the catalyst upstream disposed an O 2 concentration sensor may acquire the O 2 from the concentration sensor of the O 2 concentration [O 2] in the direct.

このように、触媒劣化度判定装置は、触媒内の浄化反応を表したモデル(例えば、(4)式)に、実際に検出・取得される特定ガスの触媒に流入する際の濃度、同特定ガスの触媒から流出する際の濃度、触媒に流入し特定ガスと反応する反応ガスの濃度、並びにその触媒の温度(触媒床温)を適用することにより頻度因子k0を算出し、この頻度因子k0に基づいて触媒劣化度を判定する。この作動は、車両に搭載されたコンピュータ上でリアルタイムに行うことができるので、実際の触媒の劣化度を精度良く推定することができる。なお、上述した例は、浄化されるべきガスとしてNO又はCOに着目したが、HC等について着目した場合にも同様の手法により頻度因子k0を算出することができる。   In this way, the catalyst deterioration degree determination device uses the model (for example, equation (4)) that represents the purification reaction in the catalyst to determine the concentration of the specific gas that is actually detected and acquired when flowing into the catalyst. The frequency factor k0 is calculated by applying the concentration of the gas flowing out from the catalyst, the concentration of the reaction gas flowing into the catalyst and reacting with the specific gas, and the temperature of the catalyst (catalyst bed temperature). The degree of catalyst deterioration is determined based on the above. Since this operation can be performed in real time on a computer mounted on the vehicle, the actual degree of deterioration of the catalyst can be accurately estimated. In the above-described example, attention is paid to NO or CO as the gas to be purified. However, the frequency factor k0 can be calculated by the same method when focusing on HC or the like.

(作動)
次に、上記のように構成された燃料噴射量制御装置の実際の作動について説明する。なお、CPU81は、アクセルペダル71の操作量Accpに基づいてスロットルバルブ43の開度の目標値を決定し、スロットルバルブ43の実際の開度が決定された目標値となるようにスロットルバルブアクチュエータ43aを駆動するようになっている。スロットルバルブ開度の目標値は、アクセルペダル71の実際の操作量AccpとマップMapTAとに基づいて決定される。マップMapTAは、スロットルバルブ開度の目標値がアクセルペダル71の操作量Accpに略比例するように、これらの関係を規定している。
(Operation)
Next, the actual operation of the fuel injection amount control device configured as described above will be described. The CPU 81 determines the target value of the opening degree of the throttle valve 43 based on the operation amount Accp of the accelerator pedal 71, and the throttle valve actuator 43a so that the actual opening degree of the throttle valve 43 becomes the determined target value. Is supposed to drive. The target value of the throttle valve opening is determined based on the actual operation amount Accp of the accelerator pedal 71 and the map MapTA. The map MapTA defines these relationships so that the target value of the throttle valve opening is substantially proportional to the operation amount Accp of the accelerator pedal 71.

CPU81は、機関10のクランク角が、特定気筒(ここでは、第1気筒)の吸気上死点から所定クランク角度だけ前の所定角度(例えば、BTDC90°であって吸気行程を迎える直前のクランク角度)になると、図2の燃料噴射制御ルーチンをステップ200から開始するようになっている。なお、CPU81は、図2に示したルーチンと同一のルーチンを他の気筒のそれぞれに対しても同様なタイミングにて実行するようになっている。   The CPU 81 determines that the crank angle of the engine 10 is a predetermined angle before the intake top dead center of the specific cylinder (here, the first cylinder) by a predetermined crank angle (for example, BTDC 90 ° and immediately before the intake stroke is reached). ), The fuel injection control routine of FIG. The CPU 81 executes the same routine as that shown in FIG. 2 for each of the other cylinders at the same timing.

次に、CPU81はステップ205に進み、第1気筒の燃焼室25に吸入される吸入空気流量Qを、エアフローメータ61が検出している吸入空気流量Gaを用いて下記(9)式に応じて求める。下記(9)式において、αは0〜1までの任意の係数である。
Q=α・Q+(1−α)・Ga …(9)
Next, the CPU 81 proceeds to step 205 and uses the intake air flow rate Ga detected by the air flow meter 61 to determine the intake air flow rate Q sucked into the combustion chamber 25 of the first cylinder according to the following equation (9). Ask. In the following formula (9), α is an arbitrary coefficient from 0 to 1.
Q = α · Q + (1−α) · Ga (9)

次いで、CPU81はステップ210に進み、前記吸入空気流量Qをエンジン回転速度NEで除した値に所定の係数k1を乗じて、吸気行程を迎えようとしている第1気筒の燃焼室25に吸入される空気量KLを求める。   Next, the CPU 81 proceeds to step 210 and multiplies the value obtained by dividing the intake air flow rate Q by the engine rotational speed NE by a predetermined coefficient k1, and is sucked into the combustion chamber 25 of the first cylinder about to reach the intake stroke. Find the air volume KL.

次に、CPU81は、ステップ215にて触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「0」であるか否かを判定する。触媒劣化度判定実行フラグFhanは、その値が「1」であるときに触媒劣化度(頻度因子k0)を求めて触媒が劣化しているか否かの判定(即ち、触媒劣化度の判定)を行うべきであることを示し、その値が「0」であるときに触媒劣化度の判定を行うべきでないことを示すフラグである。触媒劣化度判定実行フラグFhanの値は、図示しないイグニッション・キーがオフからオンへと変更されたときに実行される図示しないイニシャルルーチンにより「0」に設定される。また、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値は、後述する図3に示した触媒劣化度判定制御ルーチンにて変更・設定される。   Next, in step 215, the CPU 81 determines whether or not the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is “0”. When the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is “1”, the catalyst deterioration degree (frequency factor k0) is obtained to determine whether or not the catalyst has deteriorated (that is, determination of the catalyst deterioration degree). This flag indicates that it should be performed, and indicates that the catalyst deterioration degree should not be determined when the value is “0”. The value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is set to “0” by an initial routine (not shown) that is executed when an ignition key (not shown) is changed from OFF to ON. Further, the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is changed / set by a catalyst deterioration degree determination control routine shown in FIG.

いま、イグニッション・キーがオフからオンへと変更された直後であって、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「0」に設定されているとして説明を続けると、CPU81はステップ215にて「Yes」と判定してステップ220に進み、目標空燃比Abyfrefの値を理論空燃比相当の値stocih(例えば、14.7)に設定する。   Now, assuming that the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is set to “0” immediately after the ignition key is changed from OFF to ON, the CPU 81 proceeds to “ The process proceeds to step 220 where the target air-fuel ratio Abyfref is set to a value stocih (for example, 14.7) corresponding to the theoretical air-fuel ratio.

次いで、CPU81はステップ225に進み、空気量KLを目標空燃比Abyfrefで除することにより燃料噴射量fiを決定し、続くステップ230にて決定した燃料噴射量fiだけの燃料を第1気筒に対応するインジェクタ39から噴射するように、同インジェクタ39に指示信号を送出する。その後、CPU81は、ステップ295にて本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 81 proceeds to step 225, determines the fuel injection amount fi by dividing the air amount KL by the target air-fuel ratio Abyfref, and supports the fuel corresponding to the fuel injection amount fi determined in the subsequent step 230 to the first cylinder. An instruction signal is sent to the injector 39 so as to inject from the injector 39. Thereafter, the CPU 81 once ends this routine at step 295.

CPU81は、以降、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「0」に維持されている限り、上述したステップを繰り返し実行する。これにより、内燃機関10に供給される混合気の空燃比が理論空燃比に維持される。   Thereafter, as long as the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is maintained at “0”, the CPU 81 repeatedly executes the above-described steps. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine 10 is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio.

一方、CPU81は、図3に示した触媒劣化度判定制御ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPU81はステップ300から処理を開始してステップ305に進み、触媒劣化度判定完了フラグFdoneの値が「0」であるか否かを判定する。   On the other hand, the CPU 81 repeatedly executes the catalyst deterioration degree determination control routine shown in FIG. 3 every elapse of a predetermined time. Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU 81 starts the process from step 300 and proceeds to step 305 to determine whether or not the value of the catalyst deterioration degree determination completion flag Fdone is “0”.

触媒劣化度判定完了フラグFdoneは、その値が「1」であるとき、今回の走行において(即ち、イグニッション・キーをオフからオンへと変更した後から現時点までの間に)、触媒劣化度の判定が終了したことを示し、その値が「0」であるとき、今回の走行において触媒劣化度の判定が終了していないことを示すフラグである。触媒劣化度判定完了フラグFdoneの値は、図示しないイグニッション・キーがオフからオンへと変更されたときに実行される図示しないイニシャルルーチンにて「0」に設定される。また、触媒劣化度判定完了フラグFdoneの値は、後述する図4に示した触媒劣化度判定ルーチンにより、触媒劣化度の判定が完了したときに「1」に設定されるようになっている。   When the value of the catalyst deterioration degree determination completion flag Fdone is “1”, the catalyst deterioration degree is determined during the current traveling (that is, from the time when the ignition key is changed from OFF to ON until the present time). This flag indicates that the determination has been completed, and when the value is “0”, this flag indicates that the determination of the catalyst deterioration level has not been completed in the current travel. The value of the catalyst deterioration degree determination completion flag Fdone is set to “0” in an unillustrated initial routine that is executed when an unillustrated ignition key is changed from OFF to ON. Further, the value of the catalyst deterioration degree determination completion flag Fdone is set to “1” when the determination of the catalyst deterioration degree is completed by the catalyst deterioration degree determination routine shown in FIG. 4 described later.

いま、イグニッション・キーがオフからオンへと変更されてから、触媒劣化度の判定が完了していない(即ち、触媒劣化度判定完了フラグFdoneの値が「0」である。)として説明を続けると、CPU81はステップ305にて「Yes」と判定してステップ310に進む。   Now, since the ignition key is changed from off to on, the description of the catalyst deterioration degree is not completed (that is, the value of the catalyst deterioration degree determination completion flag Fdone is “0”). Then, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 305 to proceed to step 310.

CPU81は、ステップ310にて触媒温度センサ69が検出している触媒床温Tempccroが所定の閾値温度Tempthより大きいか否かを判定する。閾値温度Tempthは、触媒床温Tempccroが所定の閾値温度Tempthより大きいとき、上流側触媒53が十分な浄化性能を示す値に選択されている。   In step 310, the CPU 81 determines whether or not the catalyst bed temperature Tempccro detected by the catalyst temperature sensor 69 is higher than a predetermined threshold temperature Tempth. The threshold temperature Tempth is selected to be a value at which the upstream catalyst 53 exhibits sufficient purification performance when the catalyst bed temperature Tempccro is higher than the predetermined threshold temperature Tempth.

この時点において、触媒床温Tempccroが所定の閾値温度Tempth以下であると、CPU81はステップ310にて「No」と判定し、ステップ315に進んで触媒劣化度判定実行フラグFhanの値を「0」に設定する。次いで、CPU81はステップ320に進んでその時点の吸入空気流量Qを前回の吸入空気流量Qoldとして格納し、ステップ395にて本ルーチンを一旦終了する。   At this point, if the catalyst bed temperature Tempccro is equal to or lower than the predetermined threshold temperature Tempth, the CPU 81 makes a “No” determination at step 310 and proceeds to step 315 to set the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan to “0”. Set to. Next, the CPU 81 proceeds to step 320, stores the intake air flow rate Q at that time as the previous intake air flow rate Qold, and once ends this routine in step 395.

また、CPU81は図4にフローチャートにより示した触媒劣化判定ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、CPU81は所定のタイミングになると、ステップ400から処理を開始し、ステップ405にて触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「1」であるか否かを判定する。   Further, the CPU 81 repeatedly executes the catalyst deterioration determination routine shown by the flowchart in FIG. 4 every elapse of a predetermined time. Therefore, the CPU 81 starts processing from step 400 at a predetermined timing, and determines whether or not the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is “1” in step 405.

上述したように、触媒床温Tempccroが所定の閾値温度Tempth以下であると、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値は「0」に設定されている。従って、CPU81はステップ405にて「No」と判定し、直ちにステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、触媒床温Tempccroが所定の閾値温度Tempth以下であると、上流側触媒53が活性化しておらず、上流側触媒53の劣化度を精度良く判定できないので、触媒劣化度の判定が禁止される。   As described above, when the catalyst bed temperature Tempccro is equal to or lower than the predetermined threshold temperature Tempth, the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is set to “0”. Accordingly, the CPU 81 makes a “No” determination at step 405 to immediately proceed to step 495 to end the present routine tentatively. As described above, when the catalyst bed temperature Tempccro is equal to or lower than the predetermined threshold temperature Tempth, the upstream catalyst 53 is not activated and the deterioration degree of the upstream catalyst 53 cannot be accurately determined. It is forbidden.

その後、運転が継続されると、触媒床温Tempccroは閾値温度Tempthより大きくなる。このとき、CPU81が図3に示したルーチンを実行すると、CPU81はステップ310にて「Yes」と判定してステップ325に進み、その時点の吸入空気流量Qと前回の吸入空気流量Qoldとの差を吸入空気流量変化量ΔQとして求める。次いで、CPU81はステップ330にて差ΔQの絶対値が所定の正の閾値ΔQthより小さいか否かを判定する。   Thereafter, when the operation is continued, the catalyst bed temperature Tempccro becomes higher than the threshold temperature Tempth. At this time, when the CPU 81 executes the routine shown in FIG. 3, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 310 to proceed to step 325, and the difference between the intake air flow rate Q at that time and the previous intake air flow rate Qold. Is obtained as an intake air flow rate change amount ΔQ. Next, in step 330, the CPU 81 determines whether or not the absolute value of the difference ΔQ is smaller than a predetermined positive threshold value ΔQth.

いま、内燃機関10の運転状態が加速又は減速状態である(過渡運転状態である)とすると、差ΔQは正の閾値ΔQth以上となるから、CPU81はステップ330にて「No」と判定してステップ315に進み、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値を「0」に設定するとともに、ステップ320を経由してステップ395に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、内燃機関10の運転状態が定常運転状態でないとき(即ち、上流側触媒53に流入するガスの時間的変化量が所定値よりも大きいとき)、上流側触媒53の劣化度を精度良く判定できないので、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値は「0」に維持され、触媒劣化度の判定が禁止される。   Assuming that the operating state of the internal combustion engine 10 is an acceleration or deceleration state (transient operation state), the difference ΔQ is equal to or greater than the positive threshold value ΔQth, so the CPU 81 determines “No” in step 330. Proceeding to step 315, the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is set to “0”, and the routine proceeds to step 395 via step 320 to end the present routine tentatively. As described above, when the operation state of the internal combustion engine 10 is not a steady operation state (that is, when the temporal change amount of the gas flowing into the upstream side catalyst 53 is larger than a predetermined value), the deterioration degree of the upstream side catalyst 53 is accurately determined. Since the determination cannot be made well, the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is maintained at “0”, and the determination of the catalyst deterioration degree is prohibited.

これに対し、内燃機関10の運転状態が定常運転状態であるとすると、差ΔQは正の閾値ΔQth以下となる。従って、CPU81は、CPU81がステップ330に進んだとき、同ステップ330にて「Yes」と判定してステップ335に進み、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値を「1」に設定する。その後、CPU81は、ステップ320を経由してステップ395に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the operation state of the internal combustion engine 10 is a steady operation state, the difference ΔQ is equal to or less than the positive threshold value ΔQth. Accordingly, when the CPU 81 proceeds to step 330, the CPU 81 determines “Yes” in step 330, proceeds to step 335, and sets the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan to “1”. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 395 via step 320, and once ends this routine.

このように、CPU81は、、触媒床温Tempccroが閾値温度Tempthより大きく、且つ、差ΔQが正の閾値ΔQthより小さい場合に、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値を「1」に設定し、触媒劣化度の判定を許容する。   As described above, the CPU 81 sets the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan to “1” when the catalyst bed temperature Tempccro is larger than the threshold temperature Tempth and the difference ΔQ is smaller than the positive threshold ΔQth. The determination of the degree of catalyst deterioration is allowed.

触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「1」に設定された状態において、CPU81が図2に示した燃料噴射制御ルーチンを実行すると、CPU81はステップ215に進んだとき同ステップ215にて「No」と判定し、ステップ235に進んで目標空燃比Abyfrefを理論空燃比よりもリッチな空燃比に相当する値Rich(例えば、12)に設定する。これにより、ステップ225にて求められる燃料噴射量fiの燃料がステップ230の実行により噴射されると、内燃機関10に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される。なお、CPU81は、ステップ620にて、アクセルペダル71の操作量Accp等に応じて必要な加速及び減速を行うための力を電動モータMに発生させるための制御を行う。   When the CPU 81 executes the fuel injection control routine shown in FIG. 2 in a state where the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is set to “1”, the CPU 81 proceeds to step 215 to “No” in step 215. The process proceeds to step 235 and sets the target air-fuel ratio Abyfref to a value Rich (for example, 12) corresponding to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Thereby, when the fuel of the fuel injection amount fi obtained in step 225 is injected by executing step 230, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine 10 is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Is done. In step 620, the CPU 81 performs control for causing the electric motor M to generate necessary force for acceleration and deceleration according to the operation amount Accp of the accelerator pedal 71 and the like.

また、このとき、CPU81が図4に示した触媒劣化度判定ルーチンを実行すると、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「1」に設定されているから、CPU81はステップ405にて「Yes」と判定してステップ410に進む。   At this time, when the CPU 81 executes the catalyst deterioration degree determination routine shown in FIG. 4, the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is set to “1”, so the CPU 81 determines “Yes” in step 405. And proceed to step 410.

CPU81は、ステップ410にて触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「0」から「1」に変化してから所定時間が経過したか否かを判定する。このステップは、触媒が安定してNOの浄化を行っている状態となるまで、触媒劣化度の判定を行わないようにするために設けられている。現時点は、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「0」から「1」に変化した直後でるから、CPU81はステップ410にて「No」と判定してステップ495に進み、本ルーチンを一旦終了する。   In step 410, the CPU 81 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan has changed from “0” to “1”. This step is provided so that the determination of the degree of catalyst deterioration is not performed until the catalyst is in a state where the catalyst is stably purifying NO. Since the present value is immediately after the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan has changed from “0” to “1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 410 and proceeds to step 495 to end this routine once. To do.

その後、かかる状態が継続し、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「0」から「1」へと変化してから所定時間が経過すると、CPU81はステップ410にて「Yes」と判定してステップ415に進み、その時点の実際の機関運転状態(Q, NE, THW)と予め定めておいたマップMapCOin(Q, NE, THW)とに基づいて、上流側触媒53に流入するCO濃度[CO]inを取得する。   After that, when this state continues and a predetermined time has elapsed after the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan has changed from “0” to “1”, the CPU 81 determines “Yes” in step 410. Proceeding to step 415, the CO concentration flowing into the upstream side catalyst 53 based on the actual engine operating state (Q, NE, THW) at that time and the predetermined map MapCOin (Q, NE, THW) [ Get CO] in.

次いで、CPU81はステップ420にて上述した(5)式に基づいて反応速度定数kを算出する。このとき、上流側触媒53に流入するNOの濃度[NO]inとして上流側特定ガス濃度センサ67から直接取得された値が使用され、触媒から流出するNOの濃度[NO]outとして下流側特定ガス濃度センサ68から直接取得された値が使用される。排ガス流量Vgは吸入空気流量Ga(又はQ)と等しいと置く。触媒容量Xは既知である。   Next, in step 420, the CPU 81 calculates a reaction rate constant k based on the above-described equation (5). At this time, the value directly acquired from the upstream specific gas concentration sensor 67 is used as the concentration [NO] in of NO flowing into the upstream catalyst 53, and the downstream specification is performed as the concentration [NO] out of NO flowing out from the catalyst. A value obtained directly from the gas concentration sensor 68 is used. The exhaust gas flow rate Vg is set equal to the intake air flow rate Ga (or Q). The catalyst capacity X is known.

次に、CPU81はステップ425にて、上記(4)式に基づいて得られるステップ425中に記載した式により頻度因子k0を算出する。このとき、触媒床温Tempccroとして触媒温度センサ69により取得された値が使用され、反応速度定数kとして上記ステップ420にて求められた値が使用される。また、気体定数R及び活性化エネルギーEには、予め与えられた値が使用される。   Next, in step 425, the CPU 81 calculates the frequency factor k0 by the formula described in step 425 obtained based on the formula (4). At this time, the value obtained by the catalyst temperature sensor 69 is used as the catalyst bed temperature Tempccro, and the value obtained in step 420 is used as the reaction rate constant k. For gas constant R and activation energy E, values given in advance are used.

続いて、CPU81はステップ430に進み、ステップ425にて算出された頻度因子k0が所定の閾値(触媒劣化判定値)k0thより大きいか否かを判定する。そして、頻度因子k0が触媒劣化判定値k0thより大きければ、CPU81は、上流側触媒53は正常である(劣化していない)と判定し、ステップ435に進んでその旨をバックアップラム84に記憶させる。一方、頻度因子k0が触媒劣化判定値k0th以下であれば、CPU81は上流側触媒53は劣化していると判定し、ステップ430からステップ440に進んでその旨をバックアップラム84に記憶させる。このとき、CPU81は、必要に応じてランプなどを点灯させ、乗員に上流側触媒53を交換すべきであることを知らせる。   Subsequently, the CPU 81 proceeds to step 430 and determines whether or not the frequency factor k0 calculated in step 425 is greater than a predetermined threshold value (catalyst deterioration determination value) k0th. If the frequency factor k0 is larger than the catalyst deterioration determination value k0th, the CPU 81 determines that the upstream catalyst 53 is normal (not deteriorated), and proceeds to step 435 to store that fact in the backup ram 84. . On the other hand, if the frequency factor k0 is equal to or less than the catalyst deterioration determination value k0th, the CPU 81 determines that the upstream catalyst 53 has deteriorated, proceeds from step 430 to step 440, and stores that fact in the backup ram 84. At this time, the CPU 81 lights a lamp or the like as necessary to inform the passenger that the upstream catalyst 53 should be replaced.

次いで、CPU81は、ステップ445に進んで触媒劣化度判定実行フラグFhanの値を「0」に設定するとともに、続くステップ450にて触媒劣化度判定完了フラグFdoneの値を「1」に設定し、ステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 81 proceeds to step 445, sets the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan to “0”, and sets the value of the catalyst deterioration degree determination completion flag Fdone to “1” in the subsequent step 450, Proceeding to step 495, this routine is ended once.

これにより、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「0」に設定されるので、CPU81は図2の燃料噴射制御ルーチンのステップ215にて「Yes」と判定し、ステップ220を実行するようになる。この結果、機関の空燃比は理論空燃比となるように制御される。また、触媒劣化度判定完了フラグFdoneの値が「1」に設定されるので、CPU81は図3のステップ305にて「No」と判定してステップ395に直接進むようになる。従って、次にイグニッション・キーがオフからオンへと変更されて触媒劣化度判定完了フラグFdoneの値が「0」に設定されるまで、CPU81がステップ335を実行して触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「1」に設定されることはないので、触媒劣化度の判定は行われない。   As a result, the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is set to “0”, so the CPU 81 determines “Yes” in step 215 of the fuel injection control routine of FIG. Become. As a result, the air / fuel ratio of the engine is controlled to be the stoichiometric air / fuel ratio. Further, since the value of the catalyst deterioration degree determination completion flag Fdone is set to “1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 305 in FIG. 3 and proceeds directly to step 395. Therefore, until the ignition key is changed from OFF to ON and the value of the catalyst deterioration degree determination completion flag Fdone is set to “0”, the CPU 81 executes step 335 to execute the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan. Since the value of is not set to “1”, the catalyst deterioration degree is not determined.

以上、説明したように、第1実施形態に係る触媒劣化度判定装置は、上流側触媒53の劣化度を表す頻度因子k0を、触媒反応モデル((4)式)、実際に取得した上流側触媒53に流入する特定ガスの濃度([NO]in)、実際に取得した上流側触媒53から流出する特定ガスの濃度([NO]out)、実際に取得した流入反応ガスの濃度([CO]in)及び実際に取得した上流側触媒53の温度(触媒床温)Tempccroに基づいて求める。従って、上流側触媒53の劣化度を精度良くリアルタイムに判定することができる。   As described above, the catalyst deterioration degree determination apparatus according to the first embodiment uses the frequency factor k0 representing the deterioration degree of the upstream catalyst 53 as the catalyst reaction model (formula (4)), the actually acquired upstream side. The concentration of the specific gas flowing into the catalyst 53 ([NO] in), the concentration of the specific gas flowing out of the actually acquired upstream catalyst 53 ([NO] out), the concentration of the actually acquired inflowing reaction gas ([CO] in) and the actually acquired temperature (catalyst bed temperature) of the upstream catalyst 53 (tempccro). Therefore, the deterioration degree of the upstream side catalyst 53 can be accurately determined in real time.

また、触媒劣化度判定装置は、触媒劣化度判定時(頻度因子k0の算出時)において、上流側触媒53に流入するガスの空燃比が、前記特定ガスであるNOが上流側触媒53において浄化されるのに適した一定の空燃比(特定ガスが触媒により高効率で浄化される理論空燃比以外の空燃比であり、この場合理論空燃比よりもリッチ)となるように、機関の空燃比(即ち、上流側触媒53に流入するガスの空燃比)を強制的に制御する空燃比制御手段(ステップ235、ステップ225及びステップ230)を備えている。   Further, the catalyst deterioration degree determination device purifies the air-fuel ratio of the gas flowing into the upstream side catalyst 53 at the upstream side catalyst 53 when the catalyst deterioration degree is determined (when calculating the frequency factor k0). The air-fuel ratio of the engine so that the air-fuel ratio becomes a certain air-fuel ratio suitable for the air-fuel ratio. In other words, air-fuel ratio control means (step 235, step 225 and step 230) for forcibly controlling the air-fuel ratio of the gas flowing into the upstream catalyst 53 is provided.

従って、(4)式の触媒反応モデルと実際の上流側触媒53における反応とを精度良く一致させることができるから、触媒の劣化度をより精度良く判定することができる。更に、上流側触媒53に流入する流入反応ガスの濃度[CO]inが略一定となるから、上流側触媒53における浄化反応の状態が安定するので、触媒反応モデルと実際の上流側触媒53における反応とがより精度良く一致する。   Therefore, since the catalyst reaction model of the equation (4) and the actual reaction in the upstream catalyst 53 can be made to coincide with each other with high accuracy, the degree of deterioration of the catalyst can be determined with higher accuracy. Furthermore, since the concentration [CO] in of the inflowing reaction gas flowing into the upstream side catalyst 53 becomes substantially constant, the state of the purification reaction in the upstream side catalyst 53 is stabilized, so the catalytic reaction model and the actual upstream side catalyst 53 The response matches with higher accuracy.

また、空燃比制御手段により上流側触媒53に流入するガスの空燃比が一定の空燃比に制御されているときの内燃機関10の運転状態(Q,NE,THWなど)に基づいて流入反応ガス濃度である[CO]inが取得される(ステップ415)。   Further, the inflowing reaction gas is based on the operating state (Q, NE, THW, etc.) of the internal combustion engine 10 when the air-fuel ratio of the gas flowing into the upstream catalyst 53 is controlled to a constant air-fuel ratio by the air-fuel ratio control means. The concentration [CO] in is acquired (step 415).

従って、流入反応ガス濃度[CO]inを取得するために流入反応ガス濃度センサを配設しなくても、内燃機関の運転状態に基づいて流入反応ガス濃度[CO]inを精度良く取得することができる。   Therefore, the inflowing reaction gas concentration [CO] in can be accurately obtained based on the operating state of the internal combustion engine without installing the inflowing reaction gas concentration sensor to obtain the inflowing reaction gas concentration [CO] in. Can do.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る触媒劣化度判定装置について説明する。図5は、この触媒劣化度判定装置を含む燃料噴射量制御装置を適用した火花点火式多気筒内燃機関10を搭載した車両の動力伝達系についての概略構成を示している。
(Second Embodiment)
Next, a catalyst deterioration degree determination apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a schematic configuration of a power transmission system of a vehicle equipped with a spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine 10 to which a fuel injection amount control device including the catalyst deterioration degree determination device is applied.

この車両は、内燃機関10及び電動モータMの2種類の動力源を備えている。電動モータMは内燃機関10の補助動力源として機能する。この車両は、走行状態に応じて2つの動力源がそれぞれ発生する駆動力のどちらか一方、又は同2つの駆動力を最適に組み合わせた駆動力にて前輪を駆動して走行する前輪駆動型の所謂ハイブリッド車両である。   This vehicle includes two types of power sources, that is, an internal combustion engine 10 and an electric motor M. The electric motor M functions as an auxiliary power source for the internal combustion engine 10. This vehicle is a front-wheel drive type vehicle that travels by driving front wheels with either one of the driving forces generated by the two power sources according to the driving state or the driving force optimally combining the two driving forces. This is a so-called hybrid vehicle.

より具体的に述べると、この車両は、内燃機関10と、電動モータMと、車両の状態に応じて動力の伝達経路(及び方向)を切替可能な動力切替機構Pと、動力切替機構Pから入力される動力を前輪側の動力伝達系に伝達するトランスミッションTMとを備えている。   More specifically, the vehicle includes an internal combustion engine 10, an electric motor M, a power switching mechanism P that can switch a power transmission path (and direction) according to the state of the vehicle, and a power switching mechanism P. And a transmission TM for transmitting input power to a power transmission system on the front wheel side.

電動モータMは、交流同期電動機である。電動モータMは、インバータIから供給される交流電力により駆動制御されるようになっている。インバータIは、バッテリBから供給される直流電力を交流電力に変換するようになっている。   The electric motor M is an AC synchronous motor. The electric motor M is driven and controlled by AC power supplied from the inverter I. The inverter I converts DC power supplied from the battery B into AC power.

動力切替機構Pは、電動モータMの動力のみをトランスミッションTMに伝達するモータ走行モード、内燃機関10の動力のみをトランスミッションTMに伝達するエンジン走行モード、及び内燃機関10の動力と電動モータMの動力を共にトランスミッションTMに伝達するモータアシスト走行モードの3つの走行モードの何れか一つのモードを達成するようになっている。   The power switching mechanism P includes a motor travel mode that transmits only the power of the electric motor M to the transmission TM, an engine travel mode that transmits only the power of the internal combustion engine 10 to the transmission TM, and the power of the internal combustion engine 10 and the power of the electric motor M. One of the three traveling modes of the motor-assisted traveling mode for transmitting both of them to the transmission TM is achieved.

モータアシスト走行モードにおいては、内燃機関10には一定の負荷が与えられる。即ち、モータアシスト走行モードにおいては、車両の加速及び/又は減速は電動モータMが発生する駆動力により行われ、その間、内燃機関10は一定の吸入空気流量Qを吸入する定常運転状態で運転されるようになっている。この結果、モータアシスト走行モードにおいては、上流側触媒53に一定のガス流量の排ガスが流入する。   In the motor assist travel mode, a constant load is applied to the internal combustion engine 10. That is, in the motor-assisted travel mode, the vehicle is accelerated and / or decelerated by the driving force generated by the electric motor M, and during that time, the internal combustion engine 10 is operated in a steady operation state in which a constant intake air flow rate Q is sucked. It has become so. As a result, in the motor assist travel mode, exhaust gas having a constant gas flow rate flows into the upstream catalyst 53.

また、この車両は、電気制御装置80に代わる電気制御装置90を搭載している。電気制御装置90は、電気制御装置80と同一の構成を備えるとともに、電動モータM、動力切替機構P、インバータI及びバッテリBと電気的に接続されている。電気制御装置90は、電気制御装置80が備える機能に加え、例えばバッテリBの電圧VBを入力し、電動モータM、動力切替機構P及びインバータIに対して駆動信号を出力するなどの機能をも行うようになっている。   In addition, this vehicle is equipped with an electric control device 90 that replaces the electric control device 80. The electric control device 90 has the same configuration as the electric control device 80 and is electrically connected to the electric motor M, the power switching mechanism P, the inverter I, and the battery B. In addition to the functions provided in the electric control device 80, the electric control device 90 has a function of inputting, for example, the voltage VB of the battery B and outputting a drive signal to the electric motor M, the power switching mechanism P, and the inverter I. To do.

(作動)
次に、この触媒劣化度判定装置の作動について説明する。電気制御装置90のCPU81は、図4に示したルーチンを実行するとともに、図2に代わる図6及び図3に代わる図7に示したルーチンを所定時間の経過毎にそれぞれ実行するようになっている。なお、既に説明したステップと同一のステップには同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
(Operation)
Next, the operation of this catalyst deterioration degree determination device will be described. The CPU 81 of the electric control device 90 executes the routine shown in FIG. 4 and also executes the routine shown in FIG. 6 instead of FIG. 2 and FIG. 7 instead of FIG. 3 every elapse of a predetermined time. Yes. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the step same as the already demonstrated step, and detailed description is abbreviate | omitted.

先ず、イグニッション・キーをオフからオンへと変更して車両の運転を開始すると、前述したイニシャルルーチンにより触媒劣化度判定実行フラグFhanの値及び触媒劣化度判定完了フラグFdoneの値が共に「0」に設定される。   First, when the ignition key is changed from OFF to ON and the vehicle starts to operate, both the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan and the value of the catalyst deterioration degree determination completion flag Fdone are both “0” by the above-described initial routine. Set to

このため、CPU81が図6に示したルーチンの処理をステップ600から開始すると、CPU81はステップ215にて「Yes」と判定してステップ605に進み、動力切替機構Pのモードをエンジン走行モードに設定する。   For this reason, when the CPU 81 starts the processing of the routine shown in FIG. 6 from step 600, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 215 to proceed to step 605, and sets the mode of the power switching mechanism P to the engine running mode. To do.

次に、CPU81は、ステップ610にてスロットルバルブ開度を、アクセルペダル操作量Accpと目標スロットルバルブ開度との関係を規定したマップMapTAと実際のアクセルペダル操作量Accpとにより決定される目標値に制御する。次いで、CPU81はステップ220に進み、目標空燃比Abyfrefを理論空燃比に相当する値stoichに設定する。その後、CPU81は、ステップ205〜ステップ230の処理を行い、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、機関の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量fiが決定され、その燃料噴射量fiの燃料が噴射される。   Next, in step 610, the CPU 81 sets the throttle valve opening to a target value determined by a map MapTA that defines the relationship between the accelerator pedal operation amount Accp and the target throttle valve opening and the actual accelerator pedal operation amount Accp. To control. Next, the CPU 81 proceeds to step 220 and sets the target air-fuel ratio Abyfref to a value stoich corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. Thereafter, the CPU 81 performs the processing from step 205 to step 230, proceeds to step 695, and once ends this routine. As a result, the fuel injection amount fi is determined so that the air-fuel ratio of the engine becomes the stoichiometric air-fuel ratio, and the fuel of the fuel injection amount fi is injected.

このような運転状態において、CPU81が図7に示したルーチンの処理をステップ700から開始すると、触媒劣化度判定完了フラグFdoneの値が「0」であるから、CPU81はステップ305にて「Yes」と判定してステップ705に進み、バッテリ電圧VBが所定の閾値VBthより大きいか否かを判定する。このステップは、後述するように、触媒劣化判定制御を実行するとき、モータアシスト走行モードとなってバッテリBに対する負荷が大きくなるので、バッテリBに十分な余力があるか否かを判定することにより触媒劣化判定制御に入っても良いか否かを確認するために設けられている。   In such an operating state, when the CPU 81 starts the routine processing shown in FIG. 7 from step 700, the value of the catalyst deterioration degree determination completion flag Fdone is “0”, so the CPU 81 determines “Yes” in step 305. The process proceeds to step 705, where it is determined whether or not the battery voltage VB is greater than a predetermined threshold value VBth. As will be described later, this step is performed by determining whether or not the battery B has sufficient remaining power because the load on the battery B is increased when the catalyst deterioration determination control is executed and the load is applied to the battery B. It is provided to confirm whether or not the catalyst deterioration determination control can be entered.

いま、バッテリ電圧VBが所定の閾値VBthより大きいとして説明を続けると、CPU81はステップ705にて「Yes」と判定して前述したステップ310〜ステップ320の処理を実行し、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、触媒床温Tempccroが所定の閾値温度Tempthより大きく、且つ、吸入空気流量変化量ΔQが閾値ΔQthより小さければ、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「1」に設定される。   Now, assuming that the battery voltage VB is greater than the predetermined threshold value VBth, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 705 to execute the processing from step 310 to step 320 described above. The routine is temporarily terminated. Thus, if the catalyst bed temperature Tempccro is larger than the predetermined threshold temperature Tempth and the intake air flow rate change amount ΔQ is smaller than the threshold ΔQth, the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is set to “1”.

この状態にて、CPU81が図6に示したルーチンを実行すると、CPU81はステップ215にて「No」と判定してステップ615に進み、動力切替機構Pのモードをモータアシスト走行モードに設定する。次いで、CPU81はステップ620にてスロットルバルブ開度を一定値に維持する制御を行う。この結果、内燃機関10には一定の負荷が与えられ、内燃機関10に吸入される吸入空気流量が一定となる。従って、内燃機関10は一定の駆動トルクを発生する状態となり、上述したエンジン走行モードにおいて内燃機関10が行っていた車両の加速及び/又は減速(即ち、車両駆動力の変更)は、電動モータMによって行われる。   When the CPU 81 executes the routine shown in FIG. 6 in this state, the CPU 81 makes a “No” determination at step 215 to proceed to step 615 to set the mode of the power switching mechanism P to the motor assist travel mode. Next, in step 620, the CPU 81 performs control to maintain the throttle valve opening at a constant value. As a result, a constant load is applied to the internal combustion engine 10, and the intake air flow rate sucked into the internal combustion engine 10 is constant. Therefore, the internal combustion engine 10 is in a state of generating a constant driving torque, and the acceleration and / or deceleration of the vehicle (that is, the change of the vehicle driving force) performed by the internal combustion engine 10 in the engine running mode described above is performed by the electric motor M. Is done by.

次いで、CPU81はステップ235にて目標空燃比Abyfrefを理論空燃比よりもリッチな空燃比に相当する値Richに設定し、ステップ205〜ステップ230を実行した後、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、上流側触媒53には、一定の流量で一定のリッチ空燃比の排ガスが流入することになる。   Next, the CPU 81 sets the target air-fuel ratio Abyfref to a value Rich corresponding to the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio in step 235, executes step 205 to step 230, and then proceeds to step 695 to temporarily execute this routine. finish. As a result, the exhaust gas having a constant rich air-fuel ratio flows into the upstream catalyst 53 at a constant flow rate.

一方、CPU81は、前述した図4のルーチンを所定時間の経過毎に実行しているから、触媒劣化度判定実行フラグFhanの値が「1」に設定されると、前述した頻度因子k0に基づく触媒劣化度の判定を行う。このとき、上流側触媒53には、一定の流量で一定のリッチ空燃比の排ガスが流入しているから、より精度良く頻度因子k0を算出することができ、その結果、より精度良く触媒の劣化度を判定することができる。   On the other hand, since the CPU 81 executes the routine of FIG. 4 described above every elapse of a predetermined time, when the value of the catalyst deterioration degree determination execution flag Fhan is set to “1”, the CPU 81 is based on the frequency factor k0 described above. Judge the degree of catalyst deterioration. At this time, since the exhaust gas having a constant rich air-fuel ratio flows into the upstream catalyst 53 at a constant flow rate, the frequency factor k0 can be calculated with higher accuracy, and as a result, the deterioration of the catalyst with higher accuracy. Degree can be determined.

なお、図7のステップ705を実行する際、バッテリ電圧VBが閾値VBth以下であれば、CPU81はステップ705にて「No」と判定して直ちにステップ795に進む。従って、バッテリ電圧VBが低下しているとき、触媒劣化判定制御が実行されてモータアシスト走行モードに入ることはない。   When executing step 705 in FIG. 7, if the battery voltage VB is equal to or lower than the threshold value VBth, the CPU 81 determines “No” in step 705 and immediately proceeds to step 795. Therefore, when the battery voltage VB is decreasing, the catalyst deterioration determination control is executed and the motor assist travel mode is not entered.

このように、本発明の第2実施形態に係る触媒劣化度判定装置によれば、触媒劣化度の判定時において、内燃機関10とは別の補助動力源である電動モータMに少なくとも車両の加速に必要な動力を発生させ、内燃機関10を定常運転状態に維持しながら(上流側触媒53に流入する排ガス流量を一定に維持しながら)頻度因子k0を算出する。上流側触媒53に流入する排ガス量が一定となれば、流入反応ガス濃度(この場合[CO]in)も安定するので、ステップ415にて流入反応ガス濃度をより精度良く取得することができる。その結果、頻度因子k0がより精度良く算出されるので、触媒劣化度を一層精度良く判定することができる。   Thus, according to the catalyst deterioration degree determination device according to the second embodiment of the present invention, at the time of determination of the catalyst deterioration degree, the electric motor M, which is an auxiliary power source different from the internal combustion engine 10, is at least accelerated by the vehicle. The frequency factor k0 is calculated while generating the necessary power and maintaining the internal combustion engine 10 in a steady operation state (while maintaining the exhaust gas flow rate flowing into the upstream catalyst 53 constant). If the amount of exhaust gas flowing into the upstream catalyst 53 becomes constant, the inflowing reaction gas concentration (in this case, [CO] in) is also stabilized, so that the inflowing reaction gas concentration can be acquired with higher accuracy in step 415. As a result, since the frequency factor k0 is calculated with higher accuracy, the degree of catalyst deterioration can be determined with higher accuracy.

以上、本発明による触媒劣化度判定装置の各実施形態について説明してきたが、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上述したように、頻度因子k0を求めるために着目するガスはNOに限らず、COやHCであってもよい。このとき、着目するガスがCOであれば、上流側特定ガス濃度センサ67及び下流側特定ガス濃度センサ68は、それぞれCO濃度センサとし、、着目するガスがHCであれば、上流側特定ガス濃度センサ67及び下流側特定ガス濃度センサ68は、それぞれHC濃度センサとすればよい。   As mentioned above, although each embodiment of the catalyst degradation degree determination apparatus by this invention has been described, this invention is not limited to each said embodiment, A various modification is employable within the scope of the present invention. it can. For example, as described above, the gas of interest for obtaining the frequency factor k0 is not limited to NO, and may be CO or HC. At this time, if the gas of interest is CO, the upstream specific gas concentration sensor 67 and the downstream specific gas concentration sensor 68 are respectively CO concentration sensors, and if the gas of interest is HC, the upstream specific gas concentration The sensor 67 and the downstream specific gas concentration sensor 68 may be HC concentration sensors, respectively.

本発明の第1実施形態に係る触媒劣化度判定装置を含む燃料噴射量制御装置を内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a system in which a fuel injection amount control device including a catalyst deterioration degree determining device according to a first embodiment of the present invention is applied to an internal combustion engine. 図1に示したCPUが実行する燃料噴射制御ルーチンを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a fuel injection control routine executed by a CPU shown in FIG. 図1に示したCPUが実行する触媒劣化度判定制御ルーチンを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a catalyst deterioration degree determination control routine executed by a CPU shown in FIG. 図1に示したCPUが実行する触媒劣化度判定ルーチンを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a catalyst deterioration degree determination routine executed by a CPU shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係る触媒劣化度判定装置を含む燃料噴射量制御装置を適用した内燃機関を搭載した車両の動力伝達系についての概略構成図である。It is a schematic block diagram about the power transmission system of the vehicle carrying the internal combustion engine to which the fuel injection amount control apparatus containing the catalyst deterioration degree determination apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention is applied. 本発明の第2実施形態に係る触媒劣化度判定装置(燃料噴射量制御装置)のCPUが実行する燃料噴射制御ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the fuel-injection control routine which CPU of the catalyst degradation degree determination apparatus (fuel-injection-quantity control apparatus) which concerns on 2nd Embodiment of this invention performs. 本発明の第2実施形態に係る触媒劣化度判定装置(燃料噴射量制御装置)のCPUが実行する燃料噴射制御ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the fuel-injection control routine which CPU of the catalyst degradation degree determination apparatus (fuel-injection-quantity control apparatus) which concerns on 2nd Embodiment of this invention performs.

符号の説明Explanation of symbols

10…内燃機関、25…燃焼室、53…上流側触媒、54…下流側触媒、66…水温センサ、67…上流側特定ガス濃度センサ、68…下流側特定ガス濃度センサ、69…触媒温度センサ、80…電気制御装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 25 ... Combustion chamber, 53 ... Upstream catalyst, 54 ... Downstream catalyst, 66 ... Water temperature sensor, 67 ... Upstream specific gas concentration sensor, 68 ... Downstream specific gas concentration sensor, 69 ... Catalyst temperature sensor 80 ... Electric control device.

Claims (4)

内燃機関を搭載した車両に適用され同内燃機関の排気通路に配設された触媒の劣化度を判定する触媒劣化度判定装置であって、
前記触媒に流入するガスに含まれる特定ガスの濃度を取得する流入特定ガス濃度取得手段と、
前記触媒から流出する前記特定ガスの濃度を取得する流出特定ガス濃度取得手段と、
前記触媒に流入するガスに含まれる前記特定ガスと反応するガスである流入反応ガスの濃度を取得する流入反応ガス濃度取得手段と、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記触媒における前記特定ガスの浄化反応を表した触媒反応モデル、前記取得した触媒に流入する特定ガスの濃度、前記取得した触媒から流出する特定ガスの濃度、前記取得した流入反応ガスの濃度及び前記取得した触媒の温度に基づいて同触媒における同浄化反応の頻度因子を算出する頻度因子算出手段と、
前記算出された頻度因子に基づいて前記触媒の劣化度を判定する手段と、
を備えた触媒劣化度判定装置。
A catalyst deterioration degree determination device that is applied to a vehicle equipped with an internal combustion engine and determines a deterioration degree of a catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine,
Inflow specific gas concentration acquisition means for acquiring the concentration of the specific gas contained in the gas flowing into the catalyst;
Outflow specific gas concentration acquisition means for acquiring the concentration of the specific gas flowing out from the catalyst;
Inflow reaction gas concentration acquisition means for acquiring the concentration of an inflow reaction gas that is a gas that reacts with the specific gas contained in the gas flowing into the catalyst;
Catalyst temperature acquisition means for acquiring the temperature of the catalyst;
A catalytic reaction model representing a purification reaction of the specific gas in the catalyst, a concentration of the specific gas flowing into the acquired catalyst, a concentration of the specific gas flowing out from the acquired catalyst, a concentration of the acquired inflowing reaction gas, and the A frequency factor calculating means for calculating a frequency factor of the purification reaction in the catalyst based on the obtained temperature of the catalyst;
Means for determining the degree of deterioration of the catalyst based on the calculated frequency factor;
A catalyst deterioration degree determination device.
請求項1に記載の触媒劣化度判定装置であって、
前記触媒に流入するガスの空燃比が、前記特定ガスが前記触媒において浄化されるのに適した空燃比となるように、同触媒に流入するガスの空燃比を制御する空燃比制御手段を備えた触媒劣化度判定装置。
The catalyst deterioration degree determination device according to claim 1,
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst so that the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst becomes an air-fuel ratio suitable for purifying the specific gas in the catalyst; Catalyst degradation degree judging device.
請求項2に記載の触媒劣化度判定装置において、
前記空燃比制御手段は、前記触媒に流入するガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ又はリーンな一定の空燃比に制御するように構成され、
前記流入反応ガス濃度取得手段は、前記空燃比制御手段により前記触媒に流入するガスの空燃比が制御されているときの前記内燃機関の運転状態に基づいて前記流入反応ガス濃度を取得するように構成された触媒劣化度判定装置。
In the catalyst deterioration degree determination device according to claim 2,
The air-fuel ratio control means is configured to control the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst to a constant air-fuel ratio richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio,
The inflowing reaction gas concentration acquisition means acquires the inflowing reaction gas concentration based on the operating state of the internal combustion engine when the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is controlled by the air-fuel ratio control means. Constructed catalyst deterioration degree judging device.
請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の触媒劣化度判定装置であって、
前記車両は前記内燃機関とは別の補助動力源を備え、
前記頻度因子算出手段により前記頻度因子を算出するとき、前記内燃機関を定常運転状態に維持するとともに、前記車両の加速に必要な動力を前記補助動力源により発生させるように構成した触媒劣化度判定装置。
The catalyst deterioration degree determination device according to any one of claims 1 to 3,
The vehicle includes an auxiliary power source different from the internal combustion engine,
When the frequency factor is calculated by the frequency factor calculating means, the internal combustion engine is maintained in a steady operation state, and the power necessary for accelerating the vehicle is generated by the auxiliary power source. apparatus.
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