JP4949125B2 - Engine condition detection device - Google Patents
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Description
本発明は、排気温度を温度センサを用いることなく、既存の検出手段を用いて推定することのできるエンジン状態検出装置に関する。 The present invention relates to an engine state detection device that can estimate an exhaust gas temperature using existing detection means without using a temperature sensor.
従来、車載式故障診断システムで実施されているエンジンの排ガス浄化用触媒の劣化診断としては、触媒の上流と下流とに各々設けた空燃比センサからの出力値を比較し、この比較値に基づいて触媒劣化の有無を判定する技術が知られている。 Conventionally, deterioration diagnosis of an exhaust gas purification catalyst for an engine, which has been performed by an in-vehicle failure diagnosis system, is performed by comparing output values from air-fuel ratio sensors provided upstream and downstream of the catalyst, and based on the comparison value. Technology for determining the presence or absence of catalyst deterioration is known.
触媒はある温度まで昇温させないと浄化性能が発揮されないため、触媒の劣化診断においても、誤判定を防止するためには触媒温度をモニタする必要がある。触媒温度をモニタする技術としては、触媒温度センサを用いて触媒の層内温度を直接検出する技術も知られているが、触媒温度センサを特別に設けることは故障診断システムのコスト高を招くばかりでなく、触媒の層内は約0〜800℃の範囲で大きく変動するため耐久性上の問題もある。 Since the purification performance cannot be exhibited unless the temperature of the catalyst is raised to a certain temperature, it is necessary to monitor the catalyst temperature in order to prevent erroneous determination even in the deterioration diagnosis of the catalyst. As a technique for monitoring the catalyst temperature, a technique for directly detecting the temperature in the layer of the catalyst using a catalyst temperature sensor is also known. However, the special provision of the catalyst temperature sensor only increases the cost of the failure diagnosis system. In addition, since the inside of the catalyst layer largely fluctuates in the range of about 0 to 800 ° C., there is a problem in durability.
そのため、一般には、エンジン制御に採用されている既存のセンサ類からの信号に基づいて触媒温度を推定し、この推定した触媒温度に基づいて触媒の活性状態を判定する用にしている場合が多い。 Therefore, in general, the catalyst temperature is estimated based on signals from existing sensors used for engine control, and the active state of the catalyst is often determined based on the estimated catalyst temperature. .
推定した触媒温度に基づき触媒が活性温度に達したか否かを判定する技術としては、例えば、エンジン負荷や、吸入空気温度に基づいてカウント値を設定し、このカウント値を演算周期毎に積算し、この積算値が予め設定した判定値を超えたとき触媒活性と判定する技術がある。 As a technique for determining whether or not the catalyst has reached the activation temperature based on the estimated catalyst temperature, for example, a count value is set based on the engine load and the intake air temperature, and this count value is integrated every calculation cycle. However, there is a technique for determining catalyst activity when the integrated value exceeds a preset determination value.
又、例えば特許文献1(特開2006−291828公報)には、燃料噴射量と吸入空気量とに基づいて設定したなまし値を用いてエンジン本体の排気温度である第1の排気温度推定値を算出し、この第1の排気温度推定値に基づいて、触媒の上流の排気温度である第2の排気温度推定値を算出し、この第2の排気温度推定値に基づいて触媒層内推定温度を推定する技術が開示されている。
しかし、エンジン負荷や、吸入空気温度に基づいてカウント値を設定し、このカウント値を演算周期毎に積算して触媒活性の有無を判定する技術では、この積算値が触媒の活性状態を正しく反映したものとは限らないため、診断精度が低く、正常な触媒であっても、劣化と誤判定してしまう可能性がある。 However, in the technology that determines the presence or absence of catalyst activity by setting a count value based on the engine load and intake air temperature and integrating this count value every calculation cycle, this integrated value correctly reflects the active state of the catalyst. Therefore, even a normal catalyst may be erroneously determined as deteriorated.
又、特許文献1に開示されている技術では、燃料噴射量と吸入空気量とに基づき排気温度を推定しているが、エンジンオイルのダイリューションや、空燃比制御において空燃比がリッチ側へ移行した場合、吸入空気量が低下するため、排気温度を正確に推定することが困難となる可能性がある。
Further, in the technique disclosed in
本発明は、上記事情に鑑み、排気温度を正確に推定することが可能で、しかも温度センサを用いることなく、推定した排気温度に基づき触媒層内温度を高精度に推定することのできるエンジン状態検出装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention is capable of accurately estimating the exhaust temperature, and without using a temperature sensor, an engine state in which the temperature in the catalyst layer can be estimated with high accuracy based on the estimated exhaust temperature. An object is to provide a detection device.
上記目的を達成するため本発明によるエンジン状態検出装置は、スロットル弁下流の吸入管圧を検出する吸入管圧力センサの検出値に基づいてエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、前記エンジン負荷をなまし処理してエンジン負荷なまし値を演算するエンジン負荷なまし値演算手段と、前記エンジン負荷なまし値に基づいてエンジンの排気温度推定値を演算する排気温度推定値演算手段と、前記排気温度推定値に、エンジン運転状態に基づいて設定した触媒反応温度を加算して触媒層内推定温度を算出する触媒層内推定温度算出手段と、前記触媒層内推定温度と予め設定した触媒活性温度判定値とを比較し、前記触媒層内推定温度が該触媒活性温度判定値以上で、且つこの状態が設定時間継続しているとき触媒の劣化診断を許可する触媒劣化診断開始条件判定手段とを備えることを特徴とする。 Rue engine state detecting device by the present invention for achieving the above object, an engine load detecting means for detecting an engine load based on the detected value of the intake pipe pressure sensor for detecting an intake pipe pressure downstream of the throttle valve, the Engine load smoothed value calculating means for calculating engine load smoothed value by smoothing engine load, and exhaust temperature estimated value calculating means for calculating engine exhaust temperature estimated value based on the engine load smoothed value; A catalyst layer estimated temperature calculating means for calculating an estimated temperature in the catalyst layer by adding a catalyst reaction temperature set based on an engine operating state to the estimated exhaust gas temperature, and the estimated temperature in the catalyst layer is set in advance. Compare with the catalyst activation temperature judgment value, and allow the deterioration diagnosis of the catalyst when the estimated temperature in the catalyst layer is higher than the catalyst activation temperature judgment value and this state continues for the set time Characterized in that it comprises a catalyst deterioration diagnosis start condition determining means that.
本発明によれば、エンジン負荷なまし値と排気温度とが同様な挙動を示す点に着目し、エンジン負荷なまし値に基づいてエンジンの排気温度推定値を算出するようにしたので、温度センサを用いることなく排気温度を正確に推定することが可能となる。 According to the present invention, an engine exhaust temperature estimation value is calculated on the basis of the engine load smoothing value while paying attention to the fact that the engine load smoothing value and the exhaust temperature exhibit similar behavior. It is possible to accurately estimate the exhaust temperature without using.
又、この排気温度推定値に基づき触媒層内推定温度を算出するようにしたので、触媒層内温度を高精度に推定することができる。 Further, since the estimated temperature in the catalyst layer is calculated based on this estimated exhaust gas temperature, the temperature in the catalyst layer can be estimated with high accuracy.
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1〜図4に本発明の第1実施形態を示す。図1はエンジンの全体構成図、図2は電子制御系の回路構成図である。
[First Embodiment]
1 to 4 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram of the engine, and FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an electronic control system.
図1の符号1は、自動車等の車輌に搭載されている多気筒エンジンのエンジン本体で、このエンジン本体1のシリンダヘッド2に各気筒に対応してそれぞれ吸気ポート2aと排気ポート2bが形成されている。このエンジン本体1の吸気系は、各吸気ポート2aにインテークマニホルド3が連通され、このインテークマニホルド3に各気筒の吸気通路が集合するエアーチャンバ4を介してスロットルチャンバ5が連通され、更に、このスロットルチャンバ5の上流側に吸入管6を介してエアークリーナ7が取り付けられ、このエアークリーナ7がエアーインテークチャンバ8に連通されている。
又、スロットルチャンバ5には、アクセルペダルに連動するスロットル弁5aが設けられている。吸入管6には、スロットル弁5aをバイパスするバイパス通路9が接続され、このバイパス通路9に、その弁開度によりバイパス通路9を流れるバイパス空気量を調整することでアイドル回転数を制御するアイドル回転数制御(ISC)弁10が介装されている。尚、このISC弁10は、電子制御装置(ECU)40により制御される。
The
又、エンジン本体1の排気系としては、シリンダヘッド2の各排気ポート2bに連通する排気マニホルド11の集合部に排気管12が連通され、この排気管12に触媒13が介装されて、マフラ14に連通されている。
As an exhaust system of the
一方、吸気マニホルド3の各吸気ポート2aの直上流にはインジェクタ15が臨まされている。更に、シリンダヘッド2の各気筒毎に、先端の放電電極を燃焼室に露呈する点火プラグ16が取り付けられており、この点火プラグ16の点火コイル18がイグナイタ19に接続されている。
On the other hand, an
イグニッションスイッチをONすると、電源リレー20がONし、ECU40が起動し、このECU40によりエンジン運転状態に応じて点火時期が演算され、この点火時期に対応する点火信号がECU40からイグナイタ19に出力されると、イグナイタ19によって点火コイル18の一次側がON,OFFされ、点火コイル18の二次側に誘起された高電圧が点火プラグ16に配電され、点火される。
When the ignition switch is turned on, the
更に、エンジン本体1には、エンジン運転状態を検出するための各種センサ類が配設されている。これらセンサ類について説明すると、スロットル弁5aにスロットル開度センサ21が連設され、又、エアーチャンバ4に、スロットル弁5a下流の吸入管圧を絶対圧で検出するエンジン負荷検出手段としての吸入管圧力センサ23が連通されている。
Furthermore, the
又、エンジン本体1のシリンダブロック1aに冠設するシリンダヘッド2に形成された冷却水通路2cに冷却水温センサ25が臨まされ、更に、触媒13の上流にO2センサ26が配設されている。更に、エンジン本体1のクランク軸にクランクロータ27が連設され、又、クランク軸に対して1/2回転するカム軸に、カムロータ28が連設されている。更に、クランクロータ27の外周にクランク角センサ29が対設され、一方、カムロータ28にカム角センサ30が対設されている。
Further, a cooling
クランクロータ27の外周には、クランク角検出用の突起(或いはスリット)が設定クランク角毎に形成されており、又、カムロータ28の外周には気筒判別用の突起(或いはスリット)が形成されている。
A crank angle detection projection (or slit) is formed on the outer circumference of the
クランク角センサ29、カム角センサ30では、各ロータ27,28に形成されている突起を検出するとクランクパルス、カムパルスを、ECU40へ出力する。ECU40では、クランクパルスの間隔時間から、エンジン回転数Neを算出し、カムパルスから燃料噴射対象気筒、及び点火対象気筒の気筒判別を行う。
When the
図2に示すように、ECU40は、CPU41、ROM42、RAM43、バックアップRAM44、及びI/Oインターフェイス46がバスラインを介して互いに接続されたマイクロコンピュータを中心として構成され、その他、各部に安定化電源を供給する定電圧回路47、I/Oインターフェイス46に接続される駆動回路48、及びA/D変換器49等の周辺回路が内蔵されている。
As shown in FIG. 2, the ECU 40 is configured around a microcomputer in which a
定電圧回路47は、2回路のリレー接点を有する電源リレー20の第1のリレー接点を介してバッテリ50に接続され、このバッテリ50に電源リレー20のリレーコイルが、イグニッションスイッチ51、及びバッテリ側からリレーコイルへ順方向のダイオード52を介して接続されている。
The
又、定電圧回路47は、電源リレー20の第1のリレー接点を介してバッテリ50に接続されているのみならず、直接、バッテリ50に接続されており、イグニッションスイッチ51がONされて電源リレー20のリレー接点が閉となるとECU40内の各部に電源を供給する一方、イグニッションスイッチ51のON,OFFに拘らず、常時、バックアップRAM44にバックアップ用の電源を供給する。尚、電源リレー20の第2のリレー接点からは、各アクチュエータへの電源線が延出されている。
The
I/Oインターフェイス46の入力ポートには、クランク角センサ29、カム角センサ30が接続されており、更に、A/D変換器49を介して、スロットル開度センサ21、吸入管圧力センサ23、冷却水温センサ25、及びO2センサ26が接続されると共に、バッテリ電圧VBがイグニッションスイッチ51、電源リレー20を介して入力されてモニタされる。
A
一方、I/Oインターフェイス46の出力ポートには、ISC弁10、インジェクタ15が駆動回路48を介して接続されると共に、イグナイタ19が接続されている。更に、この駆動回路48からセルフシャット信号線を介して電源リレー20のリレーコイル(ダイオード52のカソード側)が接続され、イグニッションスイッチ51のOFF後も、必要に応じて電源リレー20のON状態を一定時間保持し、その間、ECU40等に対して電源を継続的に供給する。
On the other hand, the
CPU41では、ROM42に記憶されているプログラムに従って、各センサ、及びスイッチ類からの出力信号に基づき、インジェクタ15を駆動する燃料噴射制御、ISC弁10の弁開度を設定するISC制御、及びイグナイタ19による点火時期を設定する点火時期制御等のエンジン制御に係わる各種制御を実行すると共に、触媒13の劣化診断を所定サイクル毎に行う。その際、触媒劣化診断は触媒13が活性状態のときに行うため、先ず、触媒13の層内温度を推定する。
In the
触媒13の層内温度は、図3に示す触媒層内推定温度設定ルーチンに従って推定される。このルーチンはイグニッションスイッチ51をONした後、所定演算周期毎に実行され、先ず、ステップS1で、吸入管圧力センサ23で検出したエンジン負荷としての吸入管圧Pmを読込み、ステップS2で、吸入管圧Pmと前回の演算時に算出したエンジン負荷なまし値pm2smcatp(pm2smcatの前回演算時に求めた値)とに基づき、今回のエンジン負荷なまし値pm2smcatを、次式(1)から演算する。尚、このステップでの処理がエンジン負荷なまし値演算手段に対応している。
pm2smcat←pm2smcatp+(Pm−pm2smcatp)・kpm…(1)
ここで、kpmは、なまし係数であり、予め等で求めた値である。
The in-layer temperature of the
pm2smcat ← pm2smcatp + (Pm−pm2smcatp) · kpm (1)
Here, kpm is a smoothing coefficient, and is a value obtained in advance by, for example.
次いで、ステップS3へ進み、(1)式で算出したエンジン負荷なまし値pm2smcatに基づき排気温度推定値ehaikiを、図4に示す排気温度推定値設定テーブルを補間計算付きで参照して設定する。尚、このステップでの処理が排気温度推定値演算手段に対応している。 Next, the process proceeds to step S3, where the exhaust temperature estimated value ehaiki is set based on the engine load smoothed value pm2smcat calculated by the equation (1) with reference to the exhaust temperature estimated value setting table shown in FIG. 4 with interpolation calculation. The processing in this step corresponds to the exhaust gas temperature estimated value calculation means.
実験或いはシミュレーションによれば、エンジン負荷の代表として採用している吸入管圧Pmになまし処理を行った値と、排気温度とは同様な挙動を示すことが判明した(図14参照)。 According to experiments or simulations, it has been found that the value obtained by subjecting the intake pipe pressure Pm, which is employed as a representative of the engine load, to the exhaust gas temperature exhibits the same behavior (see FIG. 14).
本実施形態では、この特性を利用し、エンジン負荷なまし値pm2smcatに基づき排気温度を推定するようにしたものである。尚、実験或いはシミュレーションによれば、エンジン負荷なまし値pm2smcatと排気温度推定値ehaikiとをプロットすると、両者は近似直線或いは近似曲線の式で表せることが判明した。従って、エンジン負荷なまし値pm2smcatに、上述した近似直線或いは近似曲線の式の傾きを乗算することで、排気温度推定値ehaikiを求めることも可能である。 In the present embodiment, the exhaust temperature is estimated based on the engine load smoothing value pm2smcat using this characteristic. According to experiments or simulations, it was found that when the engine load smoothing value pm2smcat and the exhaust gas temperature estimation value ehaiki are plotted, both can be expressed by an approximate straight line or an approximate curve equation. Therefore, the exhaust gas temperature estimated value ehaiki can be obtained by multiplying the engine load smoothing value pm2smcat by the slope of the above-mentioned approximate straight line or approximate curve formula.
その後、ステップS4へ進み、排気温度推定値ehaikiと予め設定した排気温度判定基準値ehaiki1とを比較する。そして、排気温度推定値ehaikiが排気温度判定基準値ehaiki1を、1ドライブサイクル(イグニッションスイッチをONしてからOFFするまでの間)において一度でも越えたか否かを調べる。この排気温度判定基準値ehaiki1は、冷態始動時から暖機運転における排気温度の不安定な状態を調べるもので、予め実験等により最適な値が設定されている。
Thereafter, the process proceeds to step S4, where the exhaust gas temperature estimated value ehaiki is compared with a preset exhaust gas temperature reference value ehaiki1. Then, it is checked whether or not the exhaust gas temperature estimated value ehaiki exceeds the exhaust gas temperature reference value ehaiki1 even once in one drive cycle (between turning on the ignition switch and turning it off). The exhaust temperature determination
そして、ehaiki<ehaiki1のときはステップS5へ進み、触媒層内推定温度catを、ステップS13で演算足した排気温度推定値ehaikiで設定して(cat←ehaiki)、ルーチンを抜ける。 When ehaiki <ehaiki1, the process proceeds to step S5 where the estimated catalyst temperature in the catalyst layer is set as the estimated exhaust gas temperature ehaiki calculated in step S13 (cat ← ehaiki), and the routine is exited.
又、ehaiki≧ehaiki1のときは、ステップS6へ進み、触媒反応温度hc−cocatを演算する。この触媒反応温度hc−cocatは、クランク角センサ29からの信号に基づいて算出したエンジン回転数Neと、燃料噴射制御で演算するインジェクタ15を駆動させる燃料噴射パルス幅(燃料噴射量)とに基づいて、触媒13内でのHC,COによる反応熱を求め、これを吸入管圧Pmで補正して触媒反応温度hc−cocatを求める。
On the other hand, when ehaiki ≧ ehaiki1, the process proceeds to step S6 to calculate the catalyst reaction temperature hc-cocat. This catalytic reaction temperature hc-cocat is based on the engine speed Ne calculated based on the signal from the
次いで、ステップS7へ進み、排気温度推定値ehaikiに触媒反応温度hc−cocatを加算した値を、次式(2)に基づき、なまし処理して触媒層内推定温度catを算出し、ルーチンを抜ける。尚、このステップでの処理が触媒層内推定温度算出手段に対応している。
cat←catp+[(ehaiki+hc−cocat)−catp]・kcat1…(2)
尚、catpは触媒層内推定温度catの前回演算時に求めた値(以下、「前回値」と称する)、kcat1は、なまし係数である。
Next, the process proceeds to step S7, and the value obtained by adding the catalyst reaction temperature hc-cocat to the exhaust gas temperature estimated value ehaki is subjected to a smoothing process based on the following equation (2) to calculate the estimated temperature cat in the catalyst layer, and the routine is executed. Exit. The processing in this step corresponds to the estimated temperature calculating means in the catalyst layer.
cat ← catp + [(ehaiki + hc−cocat) −catp] · kcat1 (2)
Here, catp is a value (hereinafter, referred to as “previous value”) obtained at the previous calculation of the estimated catalyst bed temperature cat, and kcat1 is an annealing coefficient.
この触媒層内推定温度catは、例えば触媒13の劣化診断を行う際に読込まれ、この触媒層内推定温度catに基づき、触媒13の層内温度が活性状態にあるか否かを調べ、触媒13の層内が活性状態にあると判定した場合、劣化診断を開始する。
The catalyst layer estimated temperature cat is read, for example, when the deterioration diagnosis of the
このように、本実施形態では、排気温度と同様な挙動を示すエンジン負荷なまし値pm2smcatに基づき設定した、排気温度推定値ehaikiに、触媒13内での反応温度hc−cocatを加算することで、触媒層内推定温度catを演算するようにしたので、触媒温度センサを用いること無く、触媒層内温度を高精度に推定することができる。
As described above, in the present embodiment, the reaction temperature hc-cocat in the
[第2実施形態]
図5に本発明の第2実施形態による触媒層内推定温度設定ルーチンを示す。本実施形態は、上述した第1実施形態の変形例である。上述した第1実施形態では、触媒層内の反応熱による温度上昇を、触媒反応温度hc−cocatから求めるようにしたが、本実施形態では、エンジン負荷なまし値pm2smcatと前回演算した触媒層内推定温度catpとに基づいて求めるようにしたものである。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows an estimated temperature setting routine in the catalyst layer according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the first embodiment described above. In the first embodiment described above, the temperature increase due to the reaction heat in the catalyst layer is obtained from the catalyst reaction temperature hc-cocat. In this embodiment, the engine load smoothing value pm2smcat and the previously calculated catalyst layer in the catalyst layer are calculated. This is obtained based on the estimated temperature catp.
先ず、ステップS11〜S13では、上述した第1実施形態のステップS1〜ステップS3と同様の処理が実行される。すなわち、ステップS11で吸入管圧Pmを読込み、ステップS2で、吸入管圧Pmと前回の演算時に算出したエンジン負荷なまし値pm2smcatpとに基づき、今回のエンジン負荷なまし値pm2smcatを、上述した(1)式から演算し、次いで、ステップS3で、このエンジン負荷なまし値pm2smcatに基づき排気温度推定値ehaikiを、図4に示す排気温度推定値設定テーブルを補間計算付きで参照して設定する。 First, in steps S11 to S13, processing similar to that in steps S1 to S3 of the first embodiment described above is executed. That is, the suction pipe pressure Pm is read in step S11, and in step S2, the current engine load smoothing value pm2smcatp is calculated as described above based on the suction pipe pressure Pm and the engine load smoothing value pm2smcatp calculated in the previous calculation ( In step S3, the exhaust temperature estimated value ehaki is set based on the engine load smoothed value pm2smcat, with reference to the exhaust temperature estimated value setting table shown in FIG. 4 with interpolation calculation.
次いで、ステップS14へ進み、エンジン負荷なまし値pm2smcatと第1エンジン負荷判定基準値pm1とを比較する。そして、エンジン負荷なまし値pm2smcatが第1エンジン負荷判定基準値pm1を、1ドライブサイクル(イグニッションスイッチをONしてからOFFするまでの間)において一度でも越えたか否かを調べる。この第1エンジン負荷判定基準値pm1は、エンジン低負荷状態が継続されているか否かを調べるもので、予め実験等により最適な値が設定されている。 Next, the process proceeds to step S14, where the engine load smoothing value pm2smcat and the first engine load determination reference value pm1 are compared. Then, it is checked whether the engine load annealing value pm2smcat has exceeded the first engine load determination reference value pm1 even once in one drive cycle (between turning on the ignition switch and turning it off). The first engine load determination reference value pm1 is used to check whether or not the engine low load state is continued, and an optimal value is set in advance through experiments or the like.
そして、pm2smcat<pm1のときは、ステップS15へ進み、触媒層内推定温度catを排気温度推定値ehaikiで設定して(cat←ehaiki)、ルーチンを抜ける。又、pm2smcat≧pm1のときは、ステップS16へ進み、エンジン負荷なまし値pm2smcatと前回の触媒層内推定温度catpとに基づき、マップを補間計算付きで参照して温度補正加算値tkasanを算出する。尚、このステップでの処理が温度補正加算値演算手段に対応している。 When pm2smcat <pm1, the process proceeds to step S15, the estimated catalyst temperature in the catalyst layer is set with the estimated exhaust gas temperature ehaiki (cat ← ehaiki), and the routine is exited. When pm2smcat ≧ pm1, the process proceeds to step S16, and based on the engine load smoothed value pm2smcat and the previous estimated catalyst layer temperature catp, the map is referred to with interpolation calculation to calculate the temperature correction added value tkasan. . Note that the processing in this step corresponds to temperature correction addition value calculation means.
この温度補正加算値tkasanは、触媒13の層内で発生する触媒反応熱による温度上昇分を補正するものであり、マップには、エンジン負荷なまし値pm2smcatと前回の触媒層内推定温度catpに基づき、実験等から求めた最適な温度補正加算値tkasanが格納されている。
This temperature correction addition value tkasan corrects the temperature rise due to the heat of catalytic reaction generated in the
その後、ステップS17へ進み、排気温度推定値ehaikiに温度補正加算値tkasanを加算した値を、次式(3)に基づき、なまし処理して触媒層内推定温度catを算出し、ルーチンを抜ける。尚、このステップでの処理が触媒層内推定温度算出手段に対応している。
cat←catp+[(ehaiki+tkasan)−catp]・kcat2…(2)
尚、kcat2はなまし係数であり、本実施形態では、上述した第1実施形態のなまし係数kcat1と同じ値に設定されている。
Thereafter, the process proceeds to step S17, and the value obtained by adding the temperature correction addition value tkasan to the exhaust gas temperature estimation value ehaiki is annealed based on the following equation (3) to calculate the estimated temperature cat in the catalyst layer, and the routine is exited. . The processing in this step corresponds to the estimated temperature calculating means in the catalyst layer.
cat ← catp + [(ehaiki + tkasan) −catp] · kcat2 (2)
Note that kcat2 is an annealing coefficient, and in this embodiment, it is set to the same value as the annealing coefficient kcat1 of the first embodiment described above.
この触媒層内推定温度catは、例えば触媒13の劣化診断を行う際に読込まれ、この触媒層内推定温度catに基づき、触媒13の層内温度が活性状態にあるか否かを調べ、触媒13の層内が活性状態にあると判定した場合、触媒劣化診断を開始する。
The catalyst layer estimated temperature cat is read, for example, when the deterioration diagnosis of the
このように、本実施形態では、排気温度と同様な挙動を示すエンジン負荷なまし値pm2smcatに基づき設定した排気温度推定値ehaikiに、触媒13内での反応熱に応じた温度補正加算値tkasanを加算することで、触媒層内推定温度catを演算するようにしたので、触媒温度センサを用いること無く、触媒層内温度を高精度に推定することができる。
As described above, in this embodiment, the temperature correction addition value tkasan corresponding to the heat of reaction in the
[第3実施形態]
図6に本発明の第3実施形態による触媒層内推定温度設定ルーチンを示す。本実施形態は、上述した第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせたものである。すなわち、本実施形態では、pm2smcat≧pm1を一度でも経験した場合に設定する触媒層内推定温度catを、更に細分化して設定するようにしたものである。
[Third Embodiment]
FIG. 6 shows an estimated temperature setting routine in the catalyst layer according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment is a combination of the first embodiment and the second embodiment described above. That is, in this embodiment, the estimated catalyst temperature in the catalyst layer that is set when pm2smcat ≧ pm1 is experienced even once is further subdivided and set.
先ず、ステップS21〜S24では、上述した第2実施形態のステップS11〜ステップS14と同様の処理が実行される。 First, in steps S21 to S24, processing similar to that in steps S11 to S14 of the second embodiment described above is executed.
そして、ステップS24において、pm2smcat<pm1と判定された場合は、ステップS25へ進み、触媒層内推定温度catを、ステップS23で演算した排気温度推定値ehaikiで設定して(cat←ehaiki)、ルーチンを抜ける。又、pm2smcat≧pm1と判定された場合は、ステップS26へ進む。 If it is determined in step S24 that pm2smcat <pm1, the process proceeds to step S25, and the estimated in-catalyst temperature cat is set to the estimated exhaust gas temperature ehaiki calculated in step S23 (cat ← ehaki), and the routine is performed. Exit. If it is determined that pm2smcat ≧ pm1, the process proceeds to step S26.
ステップS26では、エンジン負荷なまし値pm2smcatと第2エンジン負荷判定基準値pm2とを比較すると共に、前回の演算時に算出した触媒層内推定温度catpと第1触媒層内推定温度判定基準値tcat1を比較する。第2エンジン負荷判定基準値pm2は、第1エンジン負荷判定基準値pm1よりも高い値であり、予め実験等により最適な値が設定されている。又、第1触媒層内推定温度判定基準値tcat1は、触媒13が活性温度に達しているか否かを判定する値であり、予め実験等により最適な値が設定されている。
In step S26, the engine load smoothing value pm2smcat and the second engine load determination reference value pm2 are compared, and the estimated in-catalyst temperature catp and the first in-catalyst layer estimated temperature determination reference value tcat1 calculated during the previous calculation are used. Compare. The second engine load determination reference value pm2 is a value higher than the first engine load determination reference value pm1, and an optimal value is set in advance through experiments or the like. The first catalyst layer estimated temperature determination reference value tcat1 is a value for determining whether or not the
そして、pm2smcat<pm2、且つcatp<tcat1と判定したときは、ステップS27へ進み、ステップS27,S28で、上述した図5に示すステップS16,S17と同様の処理が実行される。すなわち、ステップS27では、エンジン負荷なまし値pm2smcatと前回の触媒層内推定温度catpとに基づき、マップを補間計算付きで参照して温度補正加算値tkasanを算出し、続くステップS28で、排気温度推定値ehaikiに温度補正加算値tkasanを加算した値を、上述した(3)式に基づき、なまし処理して触媒層内推定温度catを算出し、ルーチンを抜ける。 If it is determined that pm2smcat <pm2 and catp <tcat1, the process proceeds to step S27, and the same processes as in steps S16 and S17 shown in FIG. 5 described above are executed in steps S27 and S28. That is, in step S27, the temperature correction addition value tkasan is calculated by referring to the map with interpolation calculation based on the engine load smoothing value pm2smcat and the previous estimated catalyst layer temperature catp, and in the subsequent step S28, the exhaust gas temperature is calculated. A value obtained by adding the temperature correction addition value tkasan to the estimated value ehaiki is smoothed based on the above-described equation (3) to calculate the estimated temperature cat in the catalyst layer, and the routine is exited.
一方、ステップS26において、pm2smcat≧pm2、或いはcatp≧tcat1と判定されたときは、ステップS29へ進み、上述した図3に示すステップS6,S7と同様の処理が実行される。すなわち、ステップS29では、エンジン回転数Neと燃料噴射パルス幅(燃料噴射量)とに基づいて、触媒13内でのHC、COによる反応熱を求め、これを吸入管圧Pmで補正して触媒反応温度hc−cocatを演算し、続くステップS30で、排気温度推定値ehaikiに触媒反応温度hc−cocatを加算した値を、上述した(2)式に基づき、なまし処理して触媒層内推定温度catを算出し、ルーチンを抜ける。
On the other hand, if it is determined in step S26 that pm2smcat ≧ pm2 or catp ≧ tcat1, the process proceeds to step S29, and the same processes as in steps S6 and S7 shown in FIG. That is, in step S29, reaction heat due to HC and CO in the
このように、本実施形態では、エンジン負荷なまし値pm2smcatと前回のルーチン実行時に演算した触媒層内推定温度catpとの条件に応じて、排気温度推定値ehaikiに加算する値を、温度補正加算値tkasanにするか、触媒反応温度hc−cocatにするかを選択するようにしたので、より精密な触媒層内推定温度catを設定することができる。 As described above, in this embodiment, the value to be added to the exhaust gas temperature estimated value ehaiki is added to the temperature correction addition according to the condition of the engine load smoothing value pm2smcat and the estimated temperature in the catalyst layer catp calculated at the previous routine execution. Since the value tkasan or the catalyst reaction temperature hc-cocat is selected, a more precise estimated temperature cat in the catalyst layer can be set.
[第4実施形態]
図7〜図12に本発明の第4実施形態を示す。図7は触媒層内推定温度設定ルーチン、図8は触媒層内上昇推定温度変化量演算ルーチン、図9は層内推定温度上昇変化量積算値演算ルーチン、図10は触媒層内下降推定温度変化量演算ルーチン、図11は層内推定温度下降変化量積算値演算ルーチンである。
[Fourth Embodiment]
7 to 12 show a fourth embodiment of the present invention. 7 is an estimated temperature setting routine in the catalyst layer, FIG. 8 is a routine for calculating the estimated temperature increase in the catalyst layer, FIG. 9 is an integrated value calculating routine for the estimated temperature increase in the catalyst layer, and FIG. FIG. 11 is an amount calculation routine, and FIG. 11 is an in-layer estimated temperature decrease change integrated value calculation routine.
本実施形態では、図12に示すように、なまし処理された単位時間あたりの触媒層内推定温度cat/ΔT(ΔT:演算周期)の変化量(触媒層内なまし値変化量)と、単位時間あたりのエンジン負荷なまし値pm2smcat/Δtの変化量との間に強い相関があることに着目し、エンジン負荷なまし値変化量pmtsmから変化量α、βを求め、その積算値である触媒層内推定温度変化量Σcatを加算することで、触媒層内推定温度catを求めるようにしたものである。 In this embodiment, as shown in FIG. 12, the amount of change in the estimated temperature cat / ΔT (ΔT: calculation cycle) in the catalyst layer per unit time subjected to the annealing process (the amount of change in the catalyst layer annealing value), Focusing on the fact that there is a strong correlation with the amount of change in engine load smoothing value pm2smcat / Δt per unit time, changes α and β are obtained from engine load smoothing value change amount pmtsm, and these are integrated values. The estimated in-catalyst temperature cat is obtained by adding the estimated in-catalyst temperature change amount Σcat.
すなわち、先ず、ステップS41で、前回の演算時に求めた単位時間当たりのエンジン負荷なまし値pmsmm(但し、pmsmm=pm2smcat/ΔT)を読込み、続く、ステップS42で、今回の単位時間当たりのエンジン負荷なまし値pmsmを算出する。尚、エンジン負荷なまし値pm2smcatは、上述した(1)式より求める。 That is, first, in step S41, the engine load smoothed value pmsmm (where pmsmm = pm2smcat / ΔT) obtained at the time of the previous calculation is read, and then in step S42, the engine load per unit time of this time is read. An annealing value pmsm is calculated. The engine load smoothing value pm2smcat is obtained from the above-described equation (1).
そして、ステップS43で、次式から単位時間当たりのエンジン負荷なまし値変化量pmtsmを算出する。尚、このステップでの処理がエンジン負荷なまし値変化量算出手段に対応している。
pmtsm←pmsm−pmsmm…(4)
In step S43, the engine load smoothing value change amount pmtsm per unit time is calculated from the following equation. The processing in this step corresponds to engine load smoothing value change amount calculation means.
pmtsm ← pmmsm−pmsmm (4)
次いで、ステップS44へ進み、エンジン負荷なまし値変化量pmtsmが上昇しているか、下降しているかを判定する。そして、pmtsm≧0の上昇しているときは、ステップS45へ進み、又、pmtsm<0の下降しているときはステップS46へ進む。 Next, the process proceeds to step S44, and it is determined whether the engine load smoothing value change amount pmtsm is increasing or decreasing. When pmtsm ≧ 0 is increased, the process proceeds to step S45, and when pmtsm <0 is decreased, the process proceeds to step S46.
ステップS45へ進むと、次式から昇温側排気温度推定値変化量ehaikipを設定する。
ehaikip←pmtsm・ratep…(5)
ここで、ratepは昇温の傾きである。実験或いはシミュレーションによれば、エンジン負荷なまし値変化量pmtsmと昇温側排気温度推定値変化量ehaikipとをプロットすると、両者は近似直線或いは近似曲線の式で表せることが判明した。従って、エンジン負荷なまし値変化量pmtsmに、上述した近似直線或いは近似曲線の式の昇温の傾きratepを乗算することで、上昇側の排気温度推定値変化量ehaikipを設定することができる。
When the process proceeds to step S45, the estimated temperature increase exhaust gas temperature change amount ehaikip is set from the following equation.
ehaikip <-pmtsm · ratep (5)
Here, ratep is the slope of the temperature rise. According to the experiment or simulation, when the engine load smoothing value change amount pmtsm and the temperature increase side exhaust temperature estimated value change amount ehaikip are plotted, it is found that both can be expressed by an approximate straight line or an approximate curve equation. Therefore, by multiplying the engine load annealing value change amount pmtsm by the above-described approximate straight line or approximate curve equation, the rising temperature rate change rate heikip can be set.
次いで、ステップS47へ進み、触媒層内上昇推定温度変化量catppを演算する。この触媒層内上昇推定温度変化量catppは、図8に示す触媒層内上昇推定温度変化量演算ルーチンに従って、処理される。 Next, the process proceeds to step S47, where the estimated in-catalyst rise temperature change amount catpp is calculated. The catalyst layer rise estimated temperature change amount catpp is processed according to the catalyst layer rise estimated temperature change amount calculation routine shown in FIG.
このルーチンでは、先ず、ステップS61で、触媒層内推定温度catの前回値catpを読込み、第1の層内推定温度判定基準値cat1とを比較する。そして、catp≧cat1のときは、ステップS62へ進み、次式から触媒層内上昇推定温度変化量catppを算出し、図7のステップS48へ進む。
catpp←pmtsmp・ratep・A…(6)
pmtsmpは正側のエンジン負荷なまし値変化量pmtsmであり、従って、この場合、pmtsmp=pmtsmである。又、Aは定数である。
In this routine, first, in step S61, the previous value catp of the estimated in-catalyst temperature cat is read and compared with the first in-layer estimated temperature determination reference value cat1. Then, when catp ≧ cat1, the process proceeds to step S62, and the catalyst layer rise estimated temperature change amount catpp is calculated from the following equation, and the process proceeds to step S48 in FIG.
catpp <-pmtsmp / ratep / A (6)
pmtsmp is the positive engine load smoothing value change amount pmtsm, and in this case, pmtsmp = pmtsm. A is a constant.
又、catp<cat1のときは、ステップS63へ進み、次式から触媒層内上昇推定温度変化量catppを算出し、図7のステップS48へ進む。
catpp←pmtsm・ratep・B…(7)
ここで、Bは定数である。
Further, when catp <cat1, the process proceeds to step S63, the catalyst layer rise estimated temperature change amount catpp is calculated from the following equation, and the process proceeds to step S48 in FIG.
catpp ← pmtsm · ratep · B (7)
Here, B is a constant.
そして、図7のステップS48へ進むと、層内推定温度上昇変化量積算値Σcatpを演算する。この層内推定温度上昇変化量積算値Σcatpは、図9に示す層内推定温度上昇変化量積算値演算ルーチンに従って処理される。このルーチンでは、先ず、ステップS71で、触媒層内推定温度の前回値catpと第2の層内推定温度判定基準値2とを比較すると共に、触媒層内上昇推定温度変化量catppと第1の昇温判定基準値catpp1とを比較する。
Then, when the process proceeds to step S48 in FIG. 7, the in-layer estimated temperature rise change integrated value Σcatp is calculated. This in-layer estimated temperature rise change amount integrated value Σcatp is processed according to the in-layer estimated temperature rise change amount integrated value calculation routine shown in FIG. In this routine, first, in step S71, the previous value catp of the estimated temperature in the catalyst layer is compared with the second estimated temperature
そして、catp≧cat2、且つcatpp≧catpp1の場合は、ステップS72へ進み、又、catp<cat2、或いはcatpp<catpp1の場合は、ステップS73へ進む。 If catp ≧ cat2 and catpp ≧ catpp1, the process proceeds to step S72. If catp <cat2, or catpp <catpp1, the process proceeds to step S73.
ステップS72へ進むと、定数Cで上昇変化量αを設定して(α←C)、ステップS76へ進む。又、ステップS73へ進むと、前回の演算時に求めた触媒層内推定温度catpと第3の層内推定温度判定基準値cat3とを比較する。そして、catp≧cat3の場合は、ステップS74へ進み、定数Dで上昇変化量αを設定して(α←D)、ステップS76へ進む。又、catp<cat3の場合は、ステップS75へ分岐し、触媒層内上昇推定温度変化量catppで上昇変化量αを設定して(α←catpp)、ステップS76へ進む。 In step S72, the increase amount α is set with a constant C (α ← C), and the process proceeds to step S76. In step S73, the estimated in-catalyst temperature catp obtained in the previous calculation is compared with the third in-layer estimated temperature determination reference value cat3. If catp ≧ cat3, the process proceeds to step S74, the increase change amount α is set by the constant D (α ← D), and the process proceeds to step S76. On the other hand, if catp <cat3, the process branches to step S75, the rising change amount α is set by the estimated temperature change amount catpp in the catalyst layer (α ← catpp), and the process proceeds to step S76.
そして、ステップS72,S74,S75の何れかから、ステップS76へ進むと、層内推定温度上昇変化量積算値Σcatpを次式から算出し、図7のステップS49へ進む。
Σcatp←Σcatpp+α
ここで、Σcatppは、前回の演算時に算出した層内推定温度上昇変化量積算値である。
Then, when the process proceeds from any of steps S72, S74, and S75 to step S76, the in-layer estimated temperature increase change amount integrated value Σcatp is calculated from the following equation, and the process proceeds to step S49 in FIG.
Σcatp ← Σcatpp + α
Here, Σcatpp is the in-layer estimated temperature rise change integrated value calculated during the previous calculation.
そして、図7のステップS49では、層内推定温度上昇変化量積算値Σcatpで、触媒層内推定温度変化量Σcatを設定し(Σcat←Σcatp)、ステップS53へ進む。尚、このステップS45,S47〜49での処理、及び後述するステップS46,S50〜S52での処理が触媒層内推定温度変化量算出手段に対応する。 In step S49 in FIG. 7, the in-catalyst estimated temperature rise change amount integrated value Σcatp is set to the in-catalyst layer estimated temperature change amount Σcat (Σcat ← Σcatp), and the process proceeds to step S53. The processes in steps S45 and S47 to 49 and the processes in steps S46 and S50 to S52 described later correspond to the estimated temperature change amount calculation means in the catalyst layer.
一方、ステップS44からステップS46へ進むと、次式から降温側排気温度推定値変化量ehaikimを設定する。
ehaikim←pmtsm・ratem…(8)
ここで、ratemは昇温側の傾きである。実験或いはシミュレーションによれば、エンジン負荷なまし値変化量pmtsmと降温側排気温度推定値変化量ehaikimとをプロットすると、両者は近似直線或いは近似曲線の式で表せることが判明した。従って、エンジン負荷なまし値変化量pmtsmに、上述した近似直線或いは近似曲線の式の昇温側の傾きratemを乗算することで、下降側の排気温度推定値変化量ehaikimを設定することができる。
On the other hand, when the process proceeds from step S44 to step S46, the temperature decrease side exhaust temperature estimated value change amount ehaikim is set from the following equation.
ehakim <-pmtsm / ratem (8)
Here, rate is an inclination on the temperature raising side. According to the experiment or simulation, when the engine load smoothing value change amount pmtsm and the temperature-decreasing-side exhaust temperature estimated value change amount ehaikim are plotted, it has been found that both can be expressed by an approximate straight line or an approximate curve equation. Therefore, by multiplying the engine load smoothing value change amount pmtsm by the above-described approximate straight line or approximate curve equation, the rising temperature-side slope ratem can set the descending exhaust temperature estimated value change amount ehaikim. .
次いで、ステップS50へ進み、触媒層内下降推定温度変化量catmmを演算する。この触媒層内下降推定温度変化量catmmは、図10に示す触媒層内下降推定温度変化量演算ルーチンに従って、処理される。このルーチンでは、先ず、ステップS81で、触媒層内推定温度catの前回値catpを読込み、第4の層内推定温度判定基準値cat4とを比較する。そして、catp≧cat4のときは、ステップS82へ進み、次式から触媒層内下降推定温度変化量catmmを算出し、図7のステップS51へ進む。
catmm←pmtsmm・ratem・E…(9)
ここで、pmtsmmは負側のエンジン負荷なまし値変化量pmtsmであり、従って、この場合、pmtsmm=pmtsmである。又、Eは定数である。
Next, the process proceeds to step S50, and the in-catalyst layer drop estimated temperature change amount catmm is calculated. This in-catalyst layer descent estimated temperature change amount catmm is processed according to the in-catalyst layer descent estimated temperature change amount calculation routine shown in FIG. In this routine, first, in step S81, the previous value catp of the estimated in-catalyst temperature cat is read and compared with the fourth in-layer estimated temperature determination reference value cat4. When catp ≧ cat4, the process proceeds to step S82, the in-catalyst layer drop estimated temperature change amount catmm is calculated from the following equation, and the process proceeds to step S51 in FIG.
catmm ← pmtsmm ・ ratem ・ E ... (9)
Here, pmtsmm is a negative engine load smoothing value change amount pmtsm. Therefore, in this case, pmtsmm = pmtsm. E is a constant.
一方、catp<cat4のときは、ステップS83へ進み、次式から触媒層内下降推定温度変化量catmmを算出し、図7のステップS51へ進む。
catmm←pmtsm・ratem・F…(10)
ここで、Fは定数である。
On the other hand, when catp <cat4, the process proceeds to step S83, the in-catalyst layer drop estimated temperature change amount catmm is calculated from the following equation, and the process proceeds to step S51 in FIG.
catmm ← pmtsm / ratem / F (10)
Here, F is a constant.
そして、図7のステップS51へ進むと、層内推定温度下降変化量積算値Σcatmを演算する。この層内推定温度下降変化量積算値Σcatmは、図11に示す層内推定温度下降変化量積算値演算ルーチンに従って処理される。このルーチンでは、先ず、ステップS91で、負側のエンジン負荷なまし値変化量pmtsmmと第1のエンジン負荷なまし値変化量判定基準値pmts1とを比較すると共に、前回の演算時に求めた触媒層内下降推定温度変化量catmmと第1の降温判定基準値catmm1とを比較する。 Then, when the process proceeds to step S51 in FIG. 7, the in-layer estimated temperature decrease change integrated value Σcatm is calculated. This in-layer estimated temperature decrease change integrated value Σcatm is processed according to the in-layer estimated temperature decrease change integrated value calculation routine shown in FIG. In this routine, first, in step S91, the negative engine load smoothing value change amount pmtsmm is compared with the first engine load smoothing value change amount determination reference value pmts1, and the catalyst layer obtained in the previous calculation is calculated. The inward descent estimated temperature change amount catmm is compared with the first temperature drop determination reference value catmm1.
そして、pmtsmm<pmts1、且つcatmm<catmm1の場合は、ステップS92へ進み、又、pmtsmm≧pmts1、或いはcatmm≧catmm1の場合は、ステップS93へ進む。 If pmtsmm <pmts1 and catmm <catmm1, the process proceeds to step S92. If pmtsmm ≧ pmts1, or catmm ≧ catmm1, the process proceeds to step S93.
ステップS92へ進むと、定数Gで下降変化量βを設定して(β←G)、ステップS100へ進む。又、ステップS93へ進むと、触媒層内下降推定温度変化量catmmと第2の降温判定基準値catmm2とを比較する。そして、catmm<catmm2の場合は、ステップS94へ進み、定数Hで下降変化量βを設定して(β←H)、ステップS100へ進む。又、catmm≧catmm2の場合は、ステップS95へ進む。 When the process proceeds to step S92, the downward change amount β is set with the constant G (β ← G), and the process proceeds to step S100. In step S93, the estimated in-catalyst drop temperature change amount catmm is compared with the second temperature fall criterion value catmm2. If catmm <catmm2, the process proceeds to step S94, the lowering change amount β is set with a constant H (β ← H), and the process proceeds to step S100. If catmm ≧ catmm2, the process proceeds to step S95.
ステップS95では、燃料噴射パルス幅を読込み燃料カットか否かを調べると共に、前回の演算時に求めた触媒層内推定温度catpと第5の層内推定温度判定基準値cat5とを比較する。そして、燃料カット中であって、catp≧cat5のときは、ステップS96へ進み、定数Iで下降変化量βを設定して(β←I)、ステップS100へ進む。又、燃料噴射中、或いはcatp<cat5のときは、ステップS97へ進む。 In step S95, the fuel injection pulse width is read to determine whether or not the fuel is cut, and the estimated in-catalyst temperature catp obtained in the previous calculation is compared with the fifth in-layer estimated temperature determination reference value cat5. When the fuel cut is in progress and catp ≧ cat5, the process proceeds to step S96, the downward change amount β is set by the constant I (β ← I), and the process proceeds to step S100. If fuel injection is in progress or catp <cat5, the process proceeds to step S97.
ステップS97では、エンジン回転数Neに基づきアイドル運転か否かを調べると共に、前回の演算時に求めた触媒層内推定温度catpと第6の層内推定温度判定基準値cat5とを比較する。そして、アイドル運転中であって、catp≧cat5のときは、ステップS98へ進み、定数Jで下降変化量βを設定して(β←J)、ステップS100へ進む。又、非アイドル状態、或いはcatp<cat5のときは、ステップS99へ進み、触媒層内下降推定温度変化量catmmで下降変化量βを設定して(β←catmm)、ステップS100へ進む。 In step S97, it is checked whether or not the engine is idling based on the engine speed Ne, and the estimated in-catalyst temperature catp obtained in the previous calculation is compared with the sixth in-layer estimated temperature determination reference value cat5. When the idling operation is being performed and catp ≧ cat5, the process proceeds to step S98, the downward change amount β is set by the constant J (β ← J), and the process proceeds to step S100. Further, in the non-idle state or when catp <cat5, the process proceeds to step S99, the decrease change amount β is set by the estimated temperature change amount catmm in the catalyst layer (β ← catmm), and the process proceeds to step S100.
そして、ステップS92,S94,S96,S98,S99の何れかから、ステップS100へ進むと、今回の層内推定温度下降変化量積算値Σcatmを次式から算出し、図7のステップS49へ進む。
Σcatm←Σcatmm+β
ここで、Σcatmmは、前回の演算時に算出した触媒層内推定温度下降変化量である。
Then, when the process proceeds from any one of steps S92, S94, S96, S98, and S99 to step S100, the current estimated temperature drop change integrated value Σcatm is calculated from the following equation, and the process proceeds to step S49 in FIG.
Σcatm ← Σcatmm + β
Here, Σcatmm is the estimated temperature drop change amount in the catalyst layer calculated at the previous calculation.
そして、図7のステップS52では、層内推定温度下降変化量積算値Σcatmで、触媒層内推定温度変化量Σcatを設定し(Σcat←Σcatm)、ステップS53へ進む。尚、この触媒層内推定温度変化量Σcatは負値或いは0値である。 Then, in step S52 of FIG. 7, the in-catalyst layer estimated temperature decrease change integrated value Σcatm is set to the in-catalyst layer estimated temperature change amount Σcat (Σcat ← Σcatm), and the process proceeds to step S53. The estimated temperature change amount Σcat in the catalyst layer is a negative value or a zero value.
そして、ステップS49或いはステップS52からステップS53へ進むと、前回の演算時に求めた触媒層内推定温度catpに、触媒層内推定温度変化量Σcatを加算し、今回の触媒層内推定温度catを算出して(cat←catp+Σcat)、ルーチンを抜ける。尚、このステップでの処理が触媒層内推定温度算出手段に対応している。 Then, when the process proceeds from step S49 or step S52 to step S53, the estimated in-catalyst temperature change Σcat is added to the estimated in-catalyst temperature catp obtained at the previous calculation, and the present estimated in-catalyst temperature cat is calculated. (Cat ← catp + Σcat) and exit the routine. The processing in this step corresponds to the estimated temperature calculating means in the catalyst layer.
このように、本実施形態では、触媒層内温度を、エンジン負荷なまし値変化量pmtsmの変化量α、βの積算値である触媒層内推定温度変化量Σcatを加算することで推定するようにしたので、触媒温度センサを用いること無く、単位時間当たりの触媒温度の変化、及びその推移をより細密に推定することができる。 As described above, in this embodiment, the temperature in the catalyst layer is estimated by adding the estimated temperature change amount Σcat in the catalyst layer, which is an integrated value of the change amounts α and β of the engine load smoothing value change amount pmtsm. Therefore, the change in the catalyst temperature per unit time and its transition can be estimated more precisely without using the catalyst temperature sensor.
又、上昇変化量α、及び下降変化量βを、エンジンの運転状態によって条件分けして設定したので、触媒層内温度をより正確に推定することができる。 Further, since the rising change amount α and the falling change amount β are set according to the conditions of operation of the engine, the temperature in the catalyst layer can be estimated more accurately.
[第5実施形態]
図13は本発明の第5実施形態による触媒劣化診断開始判定ルーチンである。本実施形態では、上述した第1〜第4実施形態において求めた触媒層内推定温度catに基づき、触媒劣化診断の実行可否を判定するものである。尚、触媒13は急激に劣化することはないので、当該ルーチンは、イグニッションスイッチをONした後、1回、或いは数回実行される。又、このルーチンでの処理が触媒劣化診断開始条件判定手段に対応している。
[Fifth Embodiment]
FIG. 13 shows a catalyst deterioration diagnosis start determination routine according to the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, it is determined whether or not the catalyst deterioration diagnosis can be performed based on the estimated in-catalyst temperature cat obtained in the first to fourth embodiments. Since the
このルーチンでは、先ず、ステップS101で、燃料カット継続時間tcutinjと燃料カット継続時間判定基準値tcut1とを比較すると共に、アイドル継続時間tidとアイドル継続時間判定基準値tid1とを比較する。すなわち、たとえ触媒層内推定温度catが所定温度以上であると推定されても、その直前に、燃料カットや長期間のアイドル運転等によって、触媒層内温度が急激に降温した状態を経験した場合、触媒13の層内状態が不安定になり、空燃比制御が発散する場合がある。このような状態で触媒の劣化診断を実行すると正常であるにも拘わらず劣化と誤判定してしまう。燃料カット継続時間判定基準値tcut1、及びアイドル継続時間判定基準値tid1は、予め実験などから触媒13が降温する継続時間を求めて設定したものである。
In this routine, first, in step S101, the fuel cut duration tcutinj and the fuel cut duration determination reference value tcut1 are compared, and the idle duration tid and the idle duration determination reference value tid1 are compared. That is, even if the estimated temperature in the catalyst layer is estimated to be equal to or higher than the predetermined temperature, immediately before that, the temperature in the catalyst layer is suddenly lowered due to fuel cut or long-term idle operation, etc. The in-layer state of the
そして、tcutinj≧tcut1、或いはtid≧tid1の状態が経験されているときは、すなわち触媒層内温度が降温している可能性のあるときは、ステップS102へ進む。又、tcutinj<tcut1、且つ、tid<tid1のときは、ステップS103へ進む。 When a state of tcutinj ≧ tcut1 or tid ≧ tid1 is experienced, that is, when there is a possibility that the temperature in the catalyst layer is lowered, the process proceeds to step S102. If tcutinj <tcut1 and tid <tid1, the process proceeds to step S103.
ステップS102へ進むと、上述した触媒層内推定温度catを読込み、触媒層内推定温度catと触媒活性温度判定値である第7の層内推定温度判定基準値cat7とを比較し、cat≧cat7であって、この状態が所定時間以上継続しているときは、触媒13が活性していると判定し、ステップS104へ進む。又、cat<cat7、或いはcat≧cat7の状態が設定時間以上継続していないときは、触媒13が活性していない可能性があるため、ステップS105へジャンプする。
When the process proceeds to step S102, the estimated in-catalyst temperature cat described above is read, the estimated in-catalyst temperature cat is compared with the seventh in-layer estimated temperature determination reference value cat7 that is the catalyst activation temperature determination value, and cat ≧ cat7 If this state continues for a predetermined time or longer, it is determined that the
又、ステップS103へ進むと、触媒層内推定温度catと第8のの層内推定温度判定基準値cat8とを比較し、触媒13が活性温度に達しているか否かを調べる。そして、cat≧cat8の活性温度に達していると判定した場合は、ステップS104へ進み、cat<cat8のときは、ステップS105へ進む。
In step S103, the estimated in-catalyst temperature cat is compared with the eighth in-layer estimated temperature determination reference value cat8 to check whether the
ステップS104へ進むと、触媒の劣化診断を許可してルーチンを抜ける。又、ステップS105へ進むと、触媒の劣化診断の禁止してルーチンを抜ける。 In step S104, the catalyst deterioration diagnosis is permitted and the routine is exited. In step S105, the deterioration diagnosis of the catalyst is prohibited and the routine is exited.
このように、本実施形態では、燃料カットや長期アイドル等によって触媒層内温度の急激な降温を経験した場合は、触媒層内推定温度catが設定温度(第7の層内推定温度判定基準値cat7)で、且つその状態が設定時間継続している場合に、触媒13の劣化診断を許可するようにしたので、触媒13が不活性状態のときに診断が開始されることが無く、誤診断を未然に防止することができる。
As described above, in the present embodiment, when the temperature in the catalyst layer suddenly falls due to fuel cut, long-term idle, or the like, the estimated temperature in the catalyst layer cat is the set temperature (the seventh in-layer estimated temperature determination reference value). Since the deterioration diagnosis of the
[応用例]
図14に目標エンジン回転数を一定とした場合の、実際のエンジン回転数と実際の排気温度、及び吸入管圧力センサ23で検出した吸入管圧Pmに基づいて設定した吸入管圧なまし値(エンジン負荷なまし値)pm2smcatp、及びこの吸入管圧なまし値pm2smcatpに基づいて求めた排気温度推定値ehaikiを示す。
[Application example]
In FIG. 14, when the target engine speed is constant, the intake pipe pressure smoothing value (based on the actual engine speed, the actual exhaust temperature, and the intake pipe pressure Pm detected by the intake pipe pressure sensor 23) An engine load annealing value) pm2smcatp, and an estimated exhaust gas temperature ehaiki obtained based on the intake pipe pressure annealing value pm2smcatp are shown.
同図に示すように、吸入管圧なまし値pm2smcatpに基づいて求めた排気温度推定値ehaikiと実際の排気温度とは、ほぼ同様な挙動が示されている。又、図15に示すように、正常時の排気温度と、そのときの排気温度推定値ehaiki、及び異常時の排気温度と、そのときの排気温度推定値ehaikiも、実際の排気温度とほぼ同様な挙動が示されることが確認される。 As shown in the figure, the exhaust gas temperature estimated value ehaiki obtained based on the suction pipe pressure smoothing value pm2smcatp and the actual exhaust gas temperature show almost the same behavior. Further, as shown in FIG. 15, the exhaust temperature at the normal time, the exhaust temperature estimated value ehaiki at that time, the exhaust temperature at the time of abnormality, and the exhaust temperature estimated value at that time ehaiki are almost the same as the actual exhaust temperature. It is confirmed that correct behavior is shown.
従って、これを利用して、例えば触媒早期暖機制御実行中に排気温度推定値ehaikiを行い、この排気温度推定値ehaikiが予め設定した触媒早期暖機判定値を下回ったとき、触媒早期暖機制御が異常であると判断することが可能となる。 Therefore, using this, for example, the exhaust gas temperature estimated value ehaiki is performed during execution of the catalyst early warm-up control, and when the exhaust gas temperature estimated value ehaiki falls below a preset catalyst early warm-up determination value, the catalyst early warm-up is performed. It is possible to determine that the control is abnormal.
又、排気温度推定値ehaikiと実際の排気温度とが、ほぼ同様な挙動を示すため、当然、エンジン負荷なまし値(吸入管圧なまし値)pm2smcatpと実際の排気温度ともほぼ同様の挙動を示すことになる。 In addition, since the exhaust temperature estimated value ehaiki and the actual exhaust temperature show almost the same behavior, naturally, the engine load smoothed value (suction pipe pressure smoothed value) pm2smcatp and the actual exhaust temperature have almost the same behavior. Will show.
又、図16に、アイドル運転時の吸入管圧Pmに基づいて、正常時の排気温度におけるエンジン負荷なまし値(吸入管圧なまし値)pm2smcatpの挙動と、異常時の排気温度におけるエンジン負荷なまし値(吸入管圧なまし値)pm2smcatpの挙動とを示す。同図に示すように、異常時の排気温度におけるエンジン負荷なまし値(吸入管圧なまし値)の挙動を、予めて判定基準値として記憶させておけば、始動時に触媒暖機のための触媒早期暖機制御を行うに際し、算出したエンジン負荷なまし値と判定基準値とを比較し、エンジン始動開始から所定時間経過した後に、演算により求めたエンジン負荷なまし値pm2smcatpが判定基準値を下回ったとき触媒早期暖機制御が異常であると判定することができる。 FIG. 16 shows the behavior of the engine load smoothing value (suction pipe pressure smoothing value) pm2smcatp at the normal exhaust temperature and the engine load at the abnormal exhaust temperature based on the suction pipe pressure Pm during idle operation. The annealing value (suction pipe pressure annealing value) pm2smcatp behavior is shown. As shown in the figure, if the behavior of the engine load smoothing value (suction pipe pressure smoothing value) at the exhaust temperature at the time of abnormality is stored in advance as a judgment reference value, When the catalyst early warm-up control is performed, the calculated engine load annealing value is compared with the determination reference value, and after a predetermined time has elapsed from the start of engine start, the engine load annealing value pm2smcatp obtained by calculation is the determination reference value. When it falls below, it can be determined that the catalyst early warm-up control is abnormal.
尚、本発明は、上述した各実施形態に限るものではなく、例えば第1〜第4実施形態において、エンジンの暖機状態、触媒層内状態によって触媒層内推定温度catを補正すれば、より正確に触媒層内温度を推定することができる。この場合、エンジンの暖機状態にはエンジン温度を間接的に検出するエンジン温度検出手段としての冷却水温センサ25で検出した冷却水温に基づいて判定し、又、触媒13の層内温度状態は触媒層内推定温度catの前回値catpに基づいて判定する。更に、第5実施形態では、エンジン水温に触媒層内推定温度catの前回値catpを乗算して補正値を算出し、この補正値を触媒層内推定温度catに加算することで、触媒劣化診断の実行の可否を判断するようにしても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the first to fourth embodiments, if the estimated catalyst temperature in the catalyst layer is corrected according to the engine warm-up state and the catalyst layer state, The temperature in the catalyst layer can be accurately estimated. In this case, the warm-up state of the engine is determined based on the cooling water temperature detected by the cooling
1…エンジン本体、
13…触媒、
23…吸入管圧力センサ、
A〜J…定数、
cat…触媒層内推定温度、
cat1〜cat8…層内推定温度判定基準値、
catmm…触媒層内下降推定温度変化量、
catmm1,catmm2…降温判定基準値、
catp…触媒層内推定温度(前回値)、
catpp…触媒層内上昇推定温度変化量、
catpp1…昇温判定基準値、
ehaiki…排気温度推定値、
ehaiki1…排気温度判定基準値、
ehaikim,ehaikip…排気温度推定値変化量、
hc−cocat…触媒反応温度、
kcat1…なまし係数、
Pm…吸入管圧、
pm1,pm2…エンジン負荷判定基準値、
pm2smcatp…エンジン負荷なまし値(前回値)、
pm2smcat…エンジン負荷なまし値、
pmsm…単位時間当たりのエンジン負荷なまし値、
pmsmm…単位時間当たりのエンジン負荷なまし値(前回値)、
pmts1…第1のエンジン負荷なまし値変化量判定基準値、
pmtsm…エンジン負荷なまし値変化量、
pmtsmm…エンジン負荷なまし値変化量(前回値)、
ratem,ratep…傾き、
tcat1…触媒層内推定温度判定基準値、
tcut1…燃料カット継続時間判定基準値、
tcutinj…燃料カット継続時間、
tid…アイドル継続時間、
tid1…アイドル継続時間判定基準値、
tkasan…温度補正加算値
α…上昇変化量、
β…下降変化量、
Σcat…触媒層内推定温度変化量、
Σcatm…層内推定温度下降変化量積算値、
Σcatp…層内推定温度上昇変化量積算値、
1 ... Engine body,
13 ... Catalyst,
23 ... suction pipe pressure sensor,
A to J ... constants,
cat: Estimated temperature in the catalyst layer,
cat1 to cat8 ... In-layer estimated temperature determination reference value,
catmm: Estimated temperature change amount falling in the catalyst layer,
catmm1, catmm2 ... temperature drop criterion value,
catp ... Estimated temperature in catalyst layer (previous value),
catpp ... Estimated temperature change in catalyst layer rise,
catpp1 ... Temperature increase criterion value,
ehaiki ... exhaust temperature estimate,
ehaki1 ... exhaust temperature judgment reference value,
ehaikim, ehaikip ... exhaust temperature estimated value change amount,
hc-cocat: catalytic reaction temperature,
kcat1 ... annealing factor,
Pm ... suction pipe pressure,
pm1, pm2 ... engine load judgment reference value,
pm2smcatp ... engine load smoothing value (previous value),
pm2smcat… An engine load annealing value,
pmmsm: engine load smoothed value per unit time,
pmsmm: engine load smoothed value per unit time (previous value),
pmts1... first engine load smoothing value change criterion value,
pmtsm: engine load smoothing value change amount,
pmtsmm ... engine load smoothing value change (previous value),
rate, ratep ... inclination,
tcat1 ... Estimated temperature judgment reference value in the catalyst layer,
tcut1 ... fuel cut duration determination reference value,
tcutinj ... Fuel cut duration,
tid ... Idle duration,
tid1 ... idle duration determination reference value,
tkasan ... temperature correction addition value α ... increase change amount,
β: Descent change amount,
Σcat: Estimated temperature change in the catalyst layer,
Σcatm: In-layer estimated temperature decrease change integrated value,
Σcatp: In-layer estimated temperature rise change integrated value,
Claims (2)
前記エンジン負荷をなまし処理してエンジン負荷なまし値を演算するエンジン負荷なまし値演算手段と、
前記エンジン負荷なまし値に基づいてエンジンの排気温度推定値を演算する排気温度推定値演算手段と、
前記排気温度推定値に、エンジン運転状態に基づいて設定した触媒反応温度を加算して触媒層内推定温度を算出する触媒層内推定温度算出手段と、
前記触媒層内推定温度と予め設定した触媒活性温度判定値とを比較し、前記触媒層内推定温度が該触媒活性温度判定値以上で、且つこの状態が設定時間継続しているとき触媒の劣化診断を許可する触媒劣化診断開始条件判定手段と
を備えることを特徴とするエンジン状態検出装置。 Engine load detection means for detecting engine load based on a detection value of a suction pipe pressure sensor for detecting a suction pipe pressure downstream of the throttle valve ;
Engine load smoothed value calculating means for calculating the engine load smoothed value by smoothing the engine load;
An exhaust temperature estimated value calculating means for calculating an engine exhaust temperature estimated value based on the engine load annealing value ;
A catalyst layer estimated temperature calculation means for calculating a catalyst layer estimated temperature by adding a catalyst reaction temperature set based on an engine operating state to the exhaust gas temperature estimated value;
When the estimated temperature in the catalyst layer is compared with a preset catalyst activation temperature judgment value and the estimated temperature in the catalyst layer is equal to or higher than the catalyst activation temperature judgment value and this state continues for a set time, the catalyst deteriorates An engine state detection device comprising: catalyst deterioration diagnosis start condition determination means for permitting diagnosis .
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジン状態検出装置。 The engine state detection device according to claim 1 , wherein the estimated catalyst temperature calculation means calculates the estimated temperature in the catalyst layer by an annealing process.
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