JP4983825B2 - 触媒異常検出装置 - Google Patents
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Description
一方、上記変化量を検知する際の排気量や排気空燃比による変化の影響を抑えるには、上記未燃燃料量の変更に限定されるものでなく、例えば、請求項5および6に記載のように、酸化触媒の異常判定に際して、上流側排気温度に対する下流側排気温度の変化量の閾値を、排気空燃比又は排気量に応じて補正することによっても達成される。
ところで、酸化触媒に未燃燃料を供給する前に、換言すると酸化触媒が未燃燃料と酸化反応していない状態にも拘わらず、上流側排気温度と下流側排気温度にある程度の差が生じている場合には、上流側排気温度と下流側排気温度との各検出手段に誤差があることが考えられる。このような誤差があると、酸化触媒の異常判定に際して、上流側排気温度に対する下流側排気温度の変化量を正確に求めることが出来ないおそれがある。
具体的に、判定許可温度よりも低温領域にある上流側排気温度を判定許可温度に調整する場合には、例えば、ポスト噴射をメイン噴射に近いタイミングで行って、燃焼室における未燃燃料の燃焼量を増加させたり、メイン噴射の噴射時期を遅らせて、内燃機関の動力効率を下げる分だけ未燃燃料の排気熱への変換量を多くしたりすること等によって、上流側排気温度を上昇させて判定許可温度に調整することが出来る。
つまり、本発明者等が、酸化触媒の上流側排気温度に対する下流側排気温度の変化量について検討を加えたところ、かかる変化量は一次遅れとムダ時間という簡単な系と近似することが判明した。それ故、これら一次遅れとムダ時間で表されて、例えば上記伝達関数の逆数となる逆伝達関数を用いて、上流側及び下流側排気温度におけるムダ時間分の過去の温度情報または複数回検出された下流側排気温度から所定時間先の下流側排気温度の予測値に基づいて、下流側排気温度の推定値を算出することによって、酸化触媒の劣化判定が高精度に且つ容易に行われる。
エンジン12の各気筒には、燃料噴射弁18が設けられており、燃料噴射弁18を介して、図示しないコモンレールから所定の圧力に蓄圧された未燃燃料が供給される。エンジン12の上流側に吸気管20が接続されていると共に、エンジン12の下流側に排気管14が接続されている。吸気管20には、エンジン12の各気筒への吸気量を検出するエアフロメータ22が設置されている。
第二排気温センサ28は、排気管14におけるDOC16の下流側に且つDPF24の上流側に設置されており、DOC16の出ガス温度(下流側排気温度)またはDPF24の入ガス温度の検出信号をECU36に出力する。
アクセル開度センサ40は、エンジン12を動力に利用して走行する図示しない車両において、運転者の要求トルク等を車両側に知らせるためのアクセルペダルに設置されており、アクセルペダルの開度(変位量)に応じた電気信号をECU36に出力する。
[異常判定ルーチン1]
先ず、図2のS100においてECU36は、エンジン回転数センサ38やアクセル開度センサ40、車速センサ42からエンジン回転数やアクセル開度、車速等を求めて、予め設定したエンジン回転数やアクセル開度、車速等に基づく所定のアイドリング条件と比較し、エンジン12がアイドリング状態であるか否かを判断する。ECU36は、アイドリング状態の場合(S100:Y)、処理をS102に移行する。
[異常判定ルーチン2]
異常判定ルーチン2においては、DOC16が異常であるか否か劣化判定する。
次に、S204では、DOC16の上流側排気温度と下流側排気温度との差の変化量(傾き)を算出する。
Tを一次遅れの時定数、Lをムダ時間とすると、上流側排気温度変化に対する下流側排気温度変化の伝達関数は、e―LS/(1+Ts)となる。この時定数Tとムダ時間Lは、第一排気温センサ26にて検出した上流側排気温度と第二排気温センサ28にて検出した下流側排気温度との各経時プロファイルを基に算出することが出来るが、経時プロファイルは排気量によって変化する。
そして、ECU36は、図6に示されるように、下流側排気温度の予測値(F)から、上記伝達関数の逆数である逆伝達関数を用いて、上流側排気温度と時系列を揃えた下流側排気温度の推定値を求める。
S208では、異常判定ルーチン1のS102で算出した学習値Cと本ルーチン2のS206で検出した排気空燃比に基づいて、上流側排気温度に対する下流側排気温度の変化量の閾値を補正して、所定の傾きで表される判定値を算出する。
傾きが判定値未満の場合(S210:Y)、上流側排気温度を判定許可温度(T2)に調整してDOC16に未燃燃料を供給したにも拘わらず、上流側排気温度に対する下流側排気温度の変化量(本実施形態では上昇量)が見られない若しくは小さいことから、ECU36は、S212においてDOC16が目的とする所定の温度(T2)で活性化しない劣化品であると判定する。
(イ)上流側排気温度がDOC16が正常であると活性化し異常であると活性化しない判定許可温度となるように、エンジン12を制御する排気温度調整手段(図2中、S104〜S116)。
(ロ)排気温度調整手段によって上流側排気温度が判定許可温度に調整された後に、未燃燃料をDOC16に供給する未燃燃料供給手段(図2中、S118〜S130)。
(ハ)未燃燃料供給手段により未燃燃料がDOC16に供給された後に、第一及び第二排気温センサ26,28による検出に基づき上流側排気温度に対する下流側排気温度の変化量を求めて、かかる変化量が判定値よりも小さい場合にDOC16が異常であると判定する判定手段(図3中、S200〜S214)。
(二)エンジン12の運転状態において、未燃燃料供給手段が未燃燃料をDOC16に供給する前に、DOC16の上流側排気温度と下流側排気温度との差を学習する学習手段(図2中、S102)。
Claims (13)
- 内燃機関の排気通路において排気中の有害成分を燃焼するために設けられた酸化触媒が異常であるかを判定する触媒異常検出装置において、
前記排気通路における前記酸化触媒の上流側の排気温度と下流側の排気温度とを検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段にて検出された前記上流側排気温度が、前記酸化触媒が正常であると活性化し異常であると活性化しない判定許可温度となるように、前記内燃機関を制御する排気温度調整手段と、
前記排気温度調整手段によって前記上流側排気温度が前記判定許可温度に調整された後に、未燃燃料を前記酸化触媒に供給する未燃燃料供給手段と、
前記未燃燃料供給手段により前記未燃燃料が前記酸化触媒に供給された後に、前記温度検出手段による検出に基づき前記上流側排気温度に対する前記下流側排気温度の変化量を求めて、かかる変化量が判定値よりも小さい場合に該酸化触媒が異常であると判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記未燃燃料が前記酸化触媒に供給された後に、前記温度検出手段により検出された前記上流側排気温度と前記下流側排気温度との温度差を、所定時間間隔を空けて複数求めて、それら複数の温度差の差又は比を該上流側排気温度に対する該下流側排気温度の変化量とする、
ことを特徴とする触媒異常検出装置。 - 内燃機関の排気通路において排気中の有害成分を燃焼するために設けられた酸化触媒が異常であるかを判定する触媒異常検出装置において、
前記排気通路における前記酸化触媒の上流側の排気温度と下流側の排気温度とを検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段にて検出された前記上流側排気温度が、前記酸化触媒が正常であると活性化し異常であると活性化しない判定許可温度となるように、前記内燃機関を制御する排気温度調整手段と、
前記排気温度調整手段によって前記上流側排気温度が前記判定許可温度に調整された後に、未燃燃料を前記酸化触媒に供給する未燃燃料供給手段と、
前記未燃燃料供給手段により前記未燃燃料が前記酸化触媒に供給された後に、前記温度検出手段による検出に基づき前記上流側排気温度に対する前記下流側排気温度の変化量を求めて、かかる変化量が判定値よりも小さい場合に該酸化触媒が異常であると判定する判定手段と、
を備え、
前記未燃燃料供給手段は、前記未燃燃料の前記酸化触媒への供給量を、該酸化触媒を通過する排気量又は排気空燃比に応じて変更する、
ことを特徴とする触媒異常検出装置。 - 前記未燃燃料供給手段は、前記未燃燃料の前記酸化触媒への供給量を、該酸化触媒を通過する前記排気量又は前記排気空燃比が大きい程に増加させることを特徴とする請求項2に記載の触媒異常検出装置。
- 前記判定手段は、前記未燃燃料が前記酸化触媒に供給された後に、前記温度検出手段により検出された前記上流側排気温度と前記下流側排気温度との温度差を、所定時間間隔を空けて複数求めて、それら複数の温度差の差又は比を該上流側排気温度に対する該下流側排気温度の変化量とすることを特徴とする請求項2または3に記載の触媒異常検出装置。
- 前記判定手段は、前記上流側排気温度に対する前記下流側排気温度の変化量の閾値を、前記未燃燃料供給手段によって該酸化触媒に前記未燃燃料を供給した時の排気空燃比又は排気量に応じて補正することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の触媒異常検出装置。
- 内燃機関の排気通路において排気中の有害成分を燃焼するために設けられた酸化触媒が異常であるかを判定する触媒異常検出装置において、
前記排気通路における前記酸化触媒の上流側の排気温度と下流側の排気温度とを検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段にて検出された前記上流側排気温度が、前記酸化触媒が正常であると活性化し異常であると活性化しない判定許可温度となるように、前記内燃機関を制御する排気温度調整手段と、
前記排気温度調整手段によって前記上流側排気温度が前記判定許可温度に調整された後に、未燃燃料を前記酸化触媒に供給する未燃燃料供給手段と、
前記未燃燃料供給手段により前記未燃燃料が前記酸化触媒に供給された後に、前記温度検出手段による検出に基づき前記上流側排気温度に対する前記下流側排気温度の変化量を求めて、かかる変化量が判定値よりも小さい場合に該酸化触媒が異常であると判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記上流側排気温度に対する前記下流側排気温度の変化量の閾値を、前記未燃燃料供給手段によって該酸化触媒に前記未燃燃料を供給した時の排気空燃比又は排気量に応じて補正する、
ことを特徴とする触媒異常検出装置。 - 前記判定手段は、前記排気空燃比又は前記排気量が小さい程に、前記上流側排気温度に対する前記下流側排気温度の変化量の閾値を大きくすることを特徴とする請求項5又は6に記載の触媒異常検出装置。
- 前記内燃機関の運転状態において、前記未燃燃料供給手段が前記未燃燃料を前記酸化触媒に供給する前に、該酸化触媒の前記上流側排気温度と前記下流側排気温度との差を学習する学習手段を備え、
前記判定手段は、該学習手段による該上流側排気温度と該下流側排気温度との差の学習値に基づいて該上流側排気温度に対する前記下流側排気温度の変化量の閾値を補正することを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の触媒異常検出装置。 - 内燃機関の排気通路において排気中の有害成分を燃焼するために設けられた酸化触媒が異常であるかを判定する触媒異常検出装置において、
前記排気通路における前記酸化触媒の上流側の排気温度と下流側の排気温度とを検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段にて検出された前記上流側排気温度が、前記酸化触媒が正常であると活性化し異常であると活性化しない判定許可温度となるように、前記内燃機関を制御する排気温度調整手段と、
前記排気温度調整手段によって前記上流側排気温度が前記判定許可温度に調整された後に、未燃燃料を前記酸化触媒に供給する未燃燃料供給手段と、
前記内燃機関の運転状態において、前記未燃燃料供給手段が前記未燃燃料を前記酸化触媒に供給する前に、該酸化触媒の前記上流側排気温度と前記下流側排気温度との差を学習する学習手段と、
前記未燃燃料供給手段により前記未燃燃料が前記酸化触媒に供給された後に、前記温度検出手段による検出に基づき前記上流側排気温度に対する前記下流側排気温度の変化量を求めて、かかる変化量が判定値よりも小さい場合に該酸化触媒が異常であると判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、該学習手段による該上流側排気温度と該下流側排気温度との差の学習値に基づいて該上流側排気温度に対する前記下流側排気温度の変化量の閾値を補正する、
ことを特徴とする触媒異常検出装置。 - 前記排気温度調整手段による前記内燃機関の制御は、該内燃機関の燃焼室において噴射するメイン噴射若しくは該メイン噴射後に噴射するポスト噴射による時期と期間と回数との少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の触媒異常検出装置。
- 前記未燃燃料供給手段は、前記内燃機関の前記燃焼室と前記排気通路における前記酸化触媒の上流側との少なくとも一方に前記未燃燃料を噴射する噴射弁を用いて、該酸化触媒に該未燃燃料を供給することを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の触媒異常検出装置。
- 前記判定手段は、前記上流側排気温度と前記下流側排気温度との何れか一方の推定値を、前記温度検出手段により検出された前記上流側排気温度の変化に対する該下流側排気温度の変化を表わす伝達関数を用いて算出し、該上流側排気温度に対する該下流側排気温度の推定変化量が前記判定値よりも小さい場合に、該酸化触媒が異常であると判定することを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載の触媒異常検出装置。
- 前記伝達関数は、前記上流側排気温度の変化に対する該下流側排気温度の変化の一次遅れとムダ時間で表現されることを特徴とする請求項12に記載の触媒異常検出装置。
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