JP5459124B2 - Catalyst temperature estimation device for idle stop vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、アイドルストップ車両における内燃機関の排気通路に設けられた触媒の温度を推定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for estimating the temperature of a catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine in an idle stop vehicle.
特許文献1に記載のように、内燃機関の排気通路に設けられた触媒が劣化した状態で機関運転が継続されることを防止するために、触媒の劣化の検出・診断が従来より行われている。この種の触媒劣化診断としては、例えば触媒の上流側と下流側にそれぞれ空燃比センサ(あるいは酸素センサ)を設け、上流側の空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比フィードバック制御を実行するとともに、触媒の劣化度合いと酸素ストレージ能力(SOC)とが十分な相関関係にあることから、両センサの出力信号の比較から触媒の劣化を診断する方法などがある。このように触媒劣化診断は、触媒が活性化している状態、すなわち触媒温度が触媒の活性温度を超えている状態で行う必要がある。 As described in Patent Document 1, in order to prevent the engine operation from continuing in a state where the catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine has deteriorated, detection / diagnosis of catalyst deterioration has been conventionally performed. Yes. As this type of catalyst deterioration diagnosis, for example, air-fuel ratio sensors (or oxygen sensors) are provided on the upstream side and downstream side of the catalyst, respectively, and air-fuel ratio feedback control is executed based on the output signal of the upstream air-fuel ratio sensor. Since there is a sufficient correlation between the degree of catalyst deterioration and the oxygen storage capacity ( SOC ), there is a method of diagnosing catalyst deterioration from a comparison of output signals of both sensors. Thus, the catalyst deterioration diagnosis needs to be performed in a state where the catalyst is activated, that is, in a state where the catalyst temperature exceeds the activation temperature of the catalyst.
但し、このような触媒活性判定に用いる触媒温度を直接的に検知する触媒温度センサを設けると、部品点数の増加やコストの増加などを招くため、このような専用の触媒温度センサを具備していないものも多く、例えば上記の特許文献1における実施形態(3)では、機関停止後の停止時間と機関停止時の触媒温度と吸気温度(又は冷却水温度)とに基づいて機関始動時の触媒温度を推定し、この機関始動時の触媒温度を基準として、機関始動後の触媒温度を、機関回転数や吸気流量や車速などの触媒温度に関連する運転状態を勘案して推定している。 However, providing such a catalyst temperature sensor that directly detects the catalyst temperature used for determining the catalyst activity causes an increase in the number of parts and an increase in cost. Therefore, such a dedicated catalyst temperature sensor is provided. For example, in the embodiment (3) in Patent Document 1 described above, the catalyst at the time of engine start is based on the stop time after engine stop, the catalyst temperature at the time of engine stop, and the intake air temperature (or cooling water temperature). The temperature is estimated, and the catalyst temperature after starting the engine is estimated based on the catalyst temperature at the time of starting the engine in consideration of the operation state related to the catalyst temperature such as the engine speed, the intake air flow rate, and the vehicle speed.
機関始動時、特に寒冷環境下での冷機始動時では、排気管内部の結露により生じる水分、いわゆる凝縮水が触媒へ流入し、この凝縮水の蒸発時に奪われる気化熱によって触媒温度が低下する。このような凝縮水による温度低下分を正確に把握することは極めて困難であるため、吸入空気量や機関回転数や車速などの触媒温度に関連する運転状態から触媒温度を正解に推定することができない。 When the engine is started, particularly when the cold machine is started in a cold environment, moisture generated by dew condensation inside the exhaust pipe, so-called condensed water, flows into the catalyst, and the catalyst temperature decreases due to the heat of vaporization taken away when the condensed water evaporates. Since it is extremely difficult to accurately grasp the temperature drop due to such condensed water, it is possible to accurately estimate the catalyst temperature from the operating conditions related to the catalyst temperature such as the intake air amount, engine speed, and vehicle speed. Can not.
従って、このように機関始動直後の凝縮水が残存し得る状況では、触媒温度を例えば機関始動時における外気温相当の値に固定して触媒温度の推定を行わず、凝縮水が蒸発して無くなるのを待ってから、触媒温度に関連する運転状態に基づいて触媒温度の推定を開始することで、残存する凝縮水の影響によって触媒温度の推定が不正確になることを抑制・回避することができる。凝縮水の有無は、例えば機関始動時からの吸気流量(触媒を通流する空気流量)を積算し、この吸気流量積算値が所定の判定値を超えた時点で、凝縮水が無くなったと判定する。 Therefore, in such a situation where the condensed water can remain immediately after the engine is started, the catalyst temperature is not estimated by fixing the catalyst temperature to a value corresponding to the outside temperature at the time of starting the engine, for example, and the condensed water is not evaporated. By starting the estimation of the catalyst temperature based on the operating state related to the catalyst temperature after waiting for this, it is possible to suppress / avoid the estimation of the catalyst temperature due to the influence of the remaining condensed water. it can. The presence or absence of condensed water is determined by, for example, accumulating the intake air flow rate (air flow rate through the catalyst) from the time of starting the engine, and determining that the condensed water has disappeared when this intake air flow integrated value exceeds a predetermined determination value. .
しかしながら、信号待ちなどの所定のアイドルストップ条件が成立すると内燃機関を自動的に停止するアイドルストップを行うアイドルストップ車両の場合には、運転状況に応じてアイドルストップ時間がその都度異なることから、例えば寒冷環境であっても必ずしも凝縮水が発生するとは限らず、触媒温度の推定に際し、以下のような新たな問題が生じる。 However, in the case of an idle stop vehicle that performs an idle stop that automatically stops the internal combustion engine when a predetermined idle stop condition such as waiting for a signal is established, the idle stop time varies depending on the driving situation. Condensed water is not always generated even in a cold environment, and the following new problem arises when the catalyst temperature is estimated.
例えばアイドルストップ時に触媒温度の推定値を一時的に保持し、アイドルストップからの再始動時に触媒温度の推定を再開すると、アイドルストップ時間が長くなって凝縮水が再び発生した場合に、この新たに発生した凝縮水の影響による温度低下分が反映されず、触媒温度の推定値が実際の触媒温度を上回ることがある。この場合、実際には触媒が活性していないにもかかわらず触媒が活性していると誤判定され、排気エミッションの悪化を招くとともに、正確な触媒劣化診断を行うことができない。 For example, if the estimated catalyst temperature is temporarily held during idle stop and the catalyst temperature is resumed when restarting from idle stop, this new value will be used when condensed water is generated again when the idle stop time increases. The temperature drop due to the generated condensed water is not reflected, and the estimated value of the catalyst temperature may exceed the actual catalyst temperature. In this case, it is erroneously determined that the catalyst is active despite the fact that the catalyst is not actually active, leading to deterioration of exhaust emission, and an accurate diagnosis of catalyst deterioration cannot be performed.
一方、アイドルストップ時に凝縮水の発生を見込んで触媒温度を外気温相当にリセットし、アイドルストップからの再始動時に触媒温度の推定を再び開始すると、凝縮水が新たに生じることのないような短い単発的なアイドルストップの場合であっても触媒温度がリセットされるために、触媒温度の推定値が実際の触媒温度よりも大幅に低くなる。このように触媒温度推定値の低下側への乖離が大きくなると、触媒劣化診断の頻度・機会が低下し、また、触媒昇温制御が不必要に行われることによる排気性能や燃費性能が低下するという問題がある。 On the other hand, if the catalyst temperature is reset to the outside air temperature in anticipation of the occurrence of condensed water at the idle stop, and the estimation of the catalyst temperature is restarted at the restart from the idle stop, the condensed water will not be newly generated. Since the catalyst temperature is reset even in the case of a single idle stop, the estimated value of the catalyst temperature is significantly lower than the actual catalyst temperature. Thus, if the deviation of the estimated catalyst temperature to the lower side becomes larger, the frequency / opportunity of the catalyst deterioration diagnosis will decrease, and the exhaust performance and fuel efficiency performance will decrease due to unnecessary control of the catalyst temperature rise. There is a problem.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。すなわち本発明は、所定のアイドルストップ条件が成立すると内燃機関を自動的に停止するアイドルストップを行うとともに、このアイドルストップ中に所定の再始動条件が成立すると内燃機関を自動的に再始動するアイドルストップ車両において、内燃機関の排気通路に設けられた触媒の触媒温度を推定する触媒温度推定手段と、上記触媒温度の推定値が所定の触媒活性温度以上であるときに、触媒の診断を行なう触媒診断手段と、機関始動時からの吸気流量を積算して吸気流量積算値を算出する吸気流量積算手段と、を有し、上記吸気流量積算手段は、アイドルストップの開始から所定時間、上記吸気流量積算値をアイドルストップ開始時の値に基づく値にするとともに、上記所定時間を経過すると、上記吸気流量積算値を初期値にリセットし、上記触媒温度推定手段は、吸気流量積算値が所定の判定値を超えているときに、触媒温度に関連する上記内燃機関の運転状態に応じて上記触媒温度を推定する、ことを特徴としている。 The present invention has been made in view of such problems. That is, the present invention performs an idle stop that automatically stops the internal combustion engine when a predetermined idle stop condition is satisfied, and an idle that automatically restarts the internal combustion engine when the predetermined restart condition is satisfied during the idle stop. In a stop vehicle, a catalyst temperature estimating means for estimating the catalyst temperature of the catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and a catalyst for diagnosing the catalyst when the estimated value of the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined catalyst activation temperature An intake flow rate integration unit that calculates an intake flow rate integrated value by integrating the intake flow rate from when the engine is started, and the intake flow rate integration unit performs the intake flow rate for a predetermined time from the start of idle stop. The integrated value is set based on the value at the start of idle stop, and when the predetermined time has elapsed, the intake flow integrated value is reset to the initial value. The catalyst temperature estimation means estimates the catalyst temperature according to the operating state of the internal combustion engine related to the catalyst temperature when the intake air flow integrated value exceeds a predetermined determination value. It is said.
つまり本発明においては、触媒を含む排気系に凝縮水が残存しているか否かを、吸気流量積算値と判定値との比較により判別しており、判定値を超える場合には凝縮水が残っていないと判断して触媒温度の推定を行い、判定値以下の場合には、凝縮水が残存していると判断して、基本的には触媒温度の推定を行わず、例えば触媒温度を外気温相当値に固定する。そして、この吸気流量積算値を、アイドルストップの長さに応じて保持あるいはリセットしている。すなわち、アイドルストップが所定時間を経過するまでは、触媒温度の推定に悪影響を与える(誤差を生じさせる)ほどには凝縮水が発生・増加していないと判断して、吸気流量積算値を開始時の値に保持し、アイドルストップが所定時間を経過すると、触媒温度の推定に悪影響を与えるほどに凝縮水が再び発生・増加していると判断して、吸気流量積算値を初期値、例えば0にリセットする。このように本発明では、アイドルストップの長さに応じて、触媒温度そのものではなく、吸気流量積算値の保持あるいはリセットを行うようにしているため、触媒温度の推定が既に開始している(つまり、機関始動後に凝縮水が一旦蒸発している)か否かにかかわらず、アイドルストップの影響による排気系内の凝縮水の残存状況を吸気流量積算値に正確に反映させることができる。従って、この吸気流量積算値に応じて触媒温度の推定開始やリセットを行うことで、アイドルストップによる凝縮水の影響を精度良く触媒温度に反映させることができる。 That is, in the present invention, whether or not condensed water remains in the exhaust system including the catalyst is determined by comparing the intake air flow rate integrated value with the determination value. If the determination value is exceeded, the condensed water remains. The catalyst temperature is estimated based on the determination that the catalyst temperature is not greater than the criterion value. If it is equal to or less than the criterion value, it is determined that condensed water remains, and basically the catalyst temperature is not estimated. Fix to the temperature equivalent value. Then, this intake flow rate integrated value is held or reset according to the length of the idle stop. That is, until the idling stop has elapsed for a predetermined time, it is determined that condensed water has not been generated or increased so much that the estimation of the catalyst temperature is adversely affected (which causes an error), and the integrated intake flow rate is started. When the idle stop has passed for a predetermined time, it is determined that the condensed water is generated and increased again so as to adversely affect the estimation of the catalyst temperature, and the intake flow rate integrated value is set to the initial value, for example, Reset to zero. As described above, in the present invention, since the intake air flow rate integrated value is held or reset according to the idle stop length, the estimation of the catalyst temperature has already been started (that is, the catalyst temperature is already estimated). Regardless of whether or not the condensed water has evaporated once after the engine is started), the remaining state of the condensed water in the exhaust system due to the influence of the idle stop can be accurately reflected in the integrated intake flow rate. Therefore, by starting or resetting the estimation of the catalyst temperature in accordance with the intake flow rate integrated value, the influence of the condensed water due to the idle stop can be accurately reflected in the catalyst temperature.
本発明によれば、アイドルストップの長さに応じた凝縮水の発生や増加を考慮して吸気流量積算値を保持あるいはリセットし、この吸気流量積算値に応じて、触媒温度に関連する車両運転状態に応じた触媒温度の推定を行うか否かを判定するようにしたので、凝縮水の影響による触媒温度の推定精度の低下を抑制し、ひいては触媒劣化診断の精度や機会・頻度を向上することができる。 According to the present invention, the intake flow rate integrated value is held or reset in consideration of the generation or increase of condensed water according to the length of the idle stop, and the vehicle operation related to the catalyst temperature is determined according to the intake flow rate integrated value. Since it is determined whether to estimate the catalyst temperature according to the state, it suppresses the decrease in the estimation accuracy of the catalyst temperature due to the influence of condensed water, thereby improving the accuracy and opportunity / frequency of the catalyst deterioration diagnosis be able to.
以下、本発明の好ましい一実施例について、図面を参照して説明する。図1を参照して、内燃機関11の吸気通路12には、吸気ポートへ向けて燃料を供給する燃料噴射弁14が気筒毎に配設されているとともに、スロットル弁15が介装されており、その上流側に、吸入空気量を検出する例えば熱線式のエアフロメータ16が配設されており、このエアフロメータ16に吸気温を検出する吸気温センサが内蔵されている。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, in an
排気通路13には、三元触媒17が介装されている。なお、この三元触媒17よりも下流側に、下流側の三元触媒17Aを設けるようにしても良い。触媒17の上流位置に上流側の空燃比センサ18が、下流位置に下流側の空燃比センサ19がそれぞれ配設されている。これらの空燃比センサ18,19は、排気中の残存酸素濃度に応じた起電力を発生するもので、特に、理論空燃比を境に起電力がステップ状に急変する特性を有している。
A three-
また、内燃機関11には、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ20が配設されている。クランク角センサ21は所定クランク角毎にパルス信号を発しており、機関回転数を検出するために設けられている。なお、本実施例においては、主に簡素化及び低コスト化のために、触媒17の下流側の排気通路13には、排気温度や触媒温度を検出するためのセンサが設けられておらず、後述するように、触媒温度は、相関の高い吸入空気量などの運転状態に基づいて推定される。
Further, the
上述した各種センサの検出信号が入力されるコントロールユニット23(制御部)は、マイクロコントローラを主体として構成され、空燃比センサ18,19に基づく燃料噴射弁14の噴射量制御、すなわち、フィードバック制御方式による空燃比制御を実行するとともに、触媒の劣化診断を行い、劣化有りと判定した場合には警告灯24を点灯させるように構成されている。
The control unit 23 (control unit) to which the detection signals of the various sensors described above are input is composed mainly of a microcontroller, and controls the injection amount of the
本実施例の触媒劣化診断装置において、触媒劣化有無の判定に用いる指標値(触媒の劣化度合いを示す値)は、従来のものを適用することができる。例えば上流側の空燃比センサ18の出力信号のリッチ,リーンの反転周期をT1、下流側の空燃比センサ19の出力信号のリッチ,リーンの反転周期T2としたときに、周期T2と周期T1との比(T2/T1)を指標値として求め、この比が閾値以下となったときに触媒の劣化有りと判定する。ここで、内燃機関11(エンジン)の始動後、常時触媒17の状態(活性状態におけるリッチ状態またはリーン状態)をモニタしており、その触媒状態に応じて、触媒劣化判定に用いる閾値を逐次更新していく。なお、本実施例の触媒劣化診断装置の指標値はこれに限られない。
In the catalyst deterioration diagnosis apparatus according to the present embodiment, a conventional index value (a value indicating the degree of catalyst deterioration) used for determining the presence or absence of catalyst deterioration can be applied. For example, assuming that the rich and lean inversion cycle of the output signal of the upstream air-
図2は、上記のコントロールユニット23により記憶及び実行される触媒温度の推定処理の流れを示すフローチャートである。本ルーチンで推定された触媒温度を用いて触媒の活性状態が判定され、すなわち、推定された触媒温度が所定の活性温度に達していれば触媒が活性状態にあると判定され、この触媒の活性中に上述したような触媒の劣化診断が行われることとなる。尚、この様な触媒温度の推定値は、診断の実施ができる温度範囲に触媒があることを保証する、すなわち、活性化していないときに診断を実施して誤った故障判定が成されないようにする為のものだから、推定精度が良いのみならず、常に実際の触媒温度を上回ることが無いようになっていなければならない。つまり、実際の触媒温度を上回ることが無い範囲で、実際の触媒温度をできるだけ近似している必要がある。このような推定温度に基づけば、推定値が実際の温度を上回ることが無いので触媒が非活性のときに診断を行なって誤診断することを防ぎ、実際の温度を良く近似しているため触媒診断の機会を逃すことを少なくすることができる。
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the catalyst temperature estimation process stored and executed by the
本実施例が適用される車両は、信号待ちなどで所定のアイドルストップ条件が成立すると、内燃機関を自動的に停止するアイドルストップを行うとともに、このアイドルストップ中に所定の再始動条件が成立すると内燃機関を自動的に再始動するものである。上記のアイドルストップ条件は、例えば、ブレーキペダルが踏み込まれており、アクセルペダルが踏み込まれておらず、かつ、バッテリ蓄電量が所定量以上残っていることなどである。再始動条件は、アイドルストップ中にブレーキペダルが開放されること、あるいはバッテリ蓄電量が所定量未満に低下することなどである。 The vehicle to which the present embodiment is applied performs an idle stop that automatically stops the internal combustion engine when a predetermined idle stop condition is satisfied such as when waiting for a signal, and when a predetermined restart condition is satisfied during the idle stop. The internal combustion engine is automatically restarted. The idle stop condition is, for example, that the brake pedal is depressed, the accelerator pedal is not depressed, and the battery charge amount remains at a predetermined amount or more. The restart condition is that the brake pedal is released during the idle stop, or that the battery charge amount falls below a predetermined amount.
なお、本明細書における「アイドルストップ車両」とは、本実施例のように車両駆動源として、若干の車両駆動が可能な機関始動用のスタータモータを除けば内燃機関11のみを具備するものの他、例えば車両駆動源として内燃機関とモータを併用するハイブリッド車両も含まれる。このようなハイブリッド車両では、モータ走行状態のように内燃機関を自動停止してモータにより走行を行うことも可能である。本明細書の実施例における「アイドルストップ」とは、基本的に、車両停止状態(車速が0の状態)で内燃機関が自動停止している状態を意味しているが、ハイブリッド車両でのモータ走行状態における内燃機関の自動停止もこれに含み得る。
Note that the “idle stop vehicle” in this specification refers to a vehicle having only the
ステップS11では、アイドルストップ中であるか、つまり機関停止中であるかを判定する。機関実動中であれば、ステップS11が否定されてステップS12へ進み、吸気流量積算値SUMQIを積算する。この吸気流量積算値SUMQIは、判定値SQASLとの比較(ステップS16参照)により触媒17を含む排気系に凝縮水が残存しているか否かを判別するための指標値として用いられるものであり、イグニッションキーによる最初の機関始動時に初期値である0に初期化され、この機関始動時からの吸気流量を積算した値に相当する。つまり吸気流量積算値SUMQIは、機関実動中に触媒17が設けられた排気通路13を通流した空気(排気)の総量に相当し、例えばエアフロメータ16により検出される吸入空気量を積算することにより求められる。
In step S11, it is determined whether the engine is idling stop, that is, whether the engine is stopped. If the engine is in actual operation, step S11 is denied and the routine proceeds to step S12, where the intake air flow rate integrated value SUMQI is integrated. The intake flow rate integrated value SUMQI is used as an index value for determining whether or not condensed water remains in the exhaust system including the
ステップS13〜S15の処理が本実施例の要部をなすもので、アイドルストップの長さに応じて、排気系に凝縮水が残存しているかの指標値である吸気流量積算値SUMQIを保持あるいは初期値(0)にリセットして、アイドルストップによる凝縮水の再発生や増加の影響を吸気流量積算値SUMQIに反映させている。 The processing in steps S13 to S15 is a main part of the present embodiment, and the intake flow rate integrated value SUMQI, which is an index value indicating whether or not condensed water remains in the exhaust system, is maintained according to the length of the idle stop. By resetting to the initial value (0), the influence of the re-generation or increase of the condensed water due to the idle stop is reflected in the intake flow rate integrated value SUMQI.
具体的には、アイドルストップ(機関停止)中であれば、ステップS11からステップS13へ進み、アイドルストップの開始時期からの経過時間つまりアイドルストップ時間が、所定時間ΔTを経過したかを判定する。この所定時間ΔTは、機関停止中に触媒を含む排気系の温度が低下していくことで、排気系に凝縮水が再び発生・増加して、触媒温度の推定に悪影響を与えるようになる時間に相当するものである。機関停止時における触媒を含む排気系の温度は外気温と高い相関関係にあるために、図3に示すように、上記の所定時間ΔTは外気温に応じて設定され、詳しくは、外気温が高いときに長くなるように、外気温にほぼ比例する形で設定され、この実施例では150〜300秒程度の値に設定される。 Specifically, if the engine is in an idle stop (engine stop), the process proceeds from step S11 to step S13, and it is determined whether the elapsed time from the start time of the idle stop, that is, the idle stop time has passed the predetermined time ΔT. This predetermined time ΔT is a time when the temperature of the exhaust system including the catalyst is lowered while the engine is stopped, so that condensed water is generated and increased again in the exhaust system, which adversely affects the estimation of the catalyst temperature. It is equivalent to. Since the temperature of the exhaust system including the catalyst when the engine is stopped is highly correlated with the outside air temperature, the predetermined time ΔT is set according to the outside air temperature, as shown in FIG. It is set in a form substantially proportional to the outside air temperature so that it becomes longer when the temperature is high, and in this embodiment, it is set to a value of about 150 to 300 seconds.
なお、この実施例では、エアフロメータ16に内蔵される吸気温センサの検出信号などから外気温を推定しているが、センサにより直接的に外気温を検出するようにしても良い。また、この実施例では触媒温度に相関の高い指標値として外気温を用いているが、これに代えて水温センサ20により検出されるエンジン水温を用いても良く、あるいは、排気温度センサが設置されている場合には、この排気温度センサによる排気温度を外気温に代えて用いても良い。
In this embodiment, the outside air temperature is estimated from the detection signal of the intake air temperature sensor built in the
アイドルストップが所定時間ΔTを経過していれば、ステップS13からステップS14へ進み、触媒温度の推定に悪影響を与えるほどに凝縮水が発生・増加すると判断して、吸気流量積算値SUMQIを初期値である0「ゼロ」にリセットする。なお、この初期値は、必ずしも0である必要はなく、例えば流量や温度のばらつき等を勘案して0近傍の適宜な初期値に設定することもできる。また、本実施例では制御の簡素化のために、このアイドルストップ中のリセット時にも機関始動時と同じ初期値「0」を用いているが、必ずしも同じ値である必要はなく、例えばアイドルストップ中のリセット時には周囲温度の上昇分等を加味して機関始動時よりも初期値を高く設定するようにしても良い。 If the idling stop has passed the predetermined time ΔT, the process proceeds from step S13 to step S14, and it is determined that condensed water is generated / increased enough to adversely affect the estimation of the catalyst temperature, and the intake flow rate integrated value SUMQI is set to the initial value. To 0 “zero”. The initial value is not necessarily 0, and can be set to an appropriate initial value in the vicinity of 0 in consideration of, for example, flow rate and temperature variations. Further, in this embodiment, for the sake of simplification of control, the same initial value “0” as that at the time of engine start is used at the time of resetting during idling stop. At the time of the internal reset, the initial value may be set higher than that at the time of engine start in consideration of an increase in ambient temperature.
一方、アイドルストップの継続時間が所定時間ΔT以内であれば、触媒温度の推定に悪影響を与えるほどには凝縮水が新たに発生・増加しないと判断して、ステップS13からステップS15へ進み、上記の吸気流量積算値SUMQIを、アイドルストップの開始時点での吸気流量積算値SUMQIに保持・固定する。つまり、アイドルストップ中には、吸気通路や排気通路に空気が通流することがないために、吸気流量積算値SUMQIを積算したりリセットすることなく、アイドルストップの開始時点の値に固定する。尚、所定時間ΔT以内の吸気流量積算値SUMQIは必ずしもアイドルストップの開始時点での吸気流量積算値SUMQIに一定保持・固定する必要はなく、アイドルストップの開始時点での吸気流量積算値SUMQIに基づく値、例えば、触媒温度が緩やかに低下することを考慮して、時間に対する減少の割合を一定に徐々に減少する値に設定しても良い。 On the other hand, if the duration of the idle stop is within the predetermined time ΔT, it is determined that the condensed water is not newly generated / increased enough to adversely affect the estimation of the catalyst temperature, and the process proceeds from step S13 to step S15. Is held and fixed at the intake flow rate integrated value SUMQI at the start of idling stop. That is, during idle stop, air does not flow through the intake passage or exhaust passage, so the intake flow rate integrated value SUMQI is not accumulated or reset, but is fixed to the value at the start point of idle stop. Note that the intake flow rate integrated value SUMQI within the predetermined time ΔT does not necessarily need to be held constant and fixed at the intake flow rate integrated value SUMQI at the start of idle stop, and is based on the intake flow rate integrated value SUMQI at the start of idle stop. Considering that the value, for example, the catalyst temperature gradually decreases, the rate of decrease with respect to time may be set to a value that gradually decreases constantly.
そして、ステップS16では、上記のステップS12,S14,S16により設定・更新された吸気流量積算値SUMQIが、所定の判定値SQASLを超えているかを判定する。この判定値SQASLは、排気系に生じた凝縮水を蒸発させ得るだけの吸気流量(排気流量)の総量に相当する値であって、予め適合・設定される値である。 In step S16, it is determined whether the intake flow rate integrated value SUMQI set / updated in steps S12, S14, and S16 above exceeds a predetermined determination value SQASL. This determination value SQASL is a value corresponding to the total amount of the intake flow rate (exhaust flow rate) that can evaporate the condensed water generated in the exhaust system, and is a value that is adapted and set in advance.
吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLを超えていれば、凝縮水が既に蒸発しており、凝縮水による触媒温度の推定に悪影響を与えることがないと判断して、ステップS17へ進み、触媒温度に相関の高い車両運転状態に基づいて触媒温度を推定する。例えば図4に示すように、エンジン水温、燃料噴射量、機関回転数(エンジン回転数)及び吸入空気量などの機関運転状態を表す各種パラメータと、車両運転状態としての車速などに基づいて、触媒温度を推定する。つまり、機関負荷(あるいは燃料噴射量や排気温度、以下同様)と機関回転数(排気流量)に基づいて触媒へ供給される熱量を算出するとともに、吸入空気量(排気流量)による熱伝導、車速による走行風、エンジン水温による補正を加味して、触媒温度の推定値が演算される。基本的には、触媒温度の推定値は、エンジン水温,燃料噴射量,エンジン回転数及び吸入空気量が大きくなるほど高くなり、車速が速くなるほど低くなるように演算される。 If the intake air flow rate integrated value SUMQI exceeds the determination value SQASL, it is determined that the condensed water has already evaporated and does not adversely affect the estimation of the catalyst temperature by the condensed water, and the process proceeds to step S17. The catalyst temperature is estimated on the basis of the vehicle operating state having a high correlation. For example, as shown in FIG. 4, based on various parameters representing the engine operating state such as engine water temperature, fuel injection amount, engine speed (engine speed) and intake air amount, and the vehicle speed as the vehicle operating state, the catalyst Estimate temperature. That is, the amount of heat supplied to the catalyst is calculated based on the engine load (or fuel injection amount and exhaust temperature, the same applies hereinafter) and the engine speed (exhaust flow rate), and the heat conduction by the intake air amount (exhaust flow rate), vehicle speed The estimated value of the catalyst temperature is calculated in consideration of the correction based on the traveling wind and engine water temperature. Basically, the estimated value of the catalyst temperature is calculated so as to increase as the engine water temperature, fuel injection amount, engine speed and intake air amount increase, and decrease as the vehicle speed increases.
なお、触媒温度の推定としては、これに限られず、例えば排気の温度を検出する排気温度センサを具備する構成の場合であれば、主として排気温度に基づいて触媒温度を推定するようにしても良い。 The estimation of the catalyst temperature is not limited to this. For example, in the case of a configuration including an exhaust temperature sensor that detects the temperature of the exhaust, the catalyst temperature may be estimated mainly based on the exhaust temperature. .
一方、吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASL以下であれば、排気系に凝縮水が残存しており、この凝縮水の影響により正確な触媒温度の推定ができないと判断して、ステップS16からステップS18へ進み、外気温に基づく外気温相当値を触媒温度とする。つまり、吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASL以下であることを含む所定条件下では、上述したような車両運転状態に応じた触媒温度の推定を行わず、触媒温度を、外気温度に応じた外気温相当値に固定する。 On the other hand, if the intake flow rate integrated value SUMQI is equal to or less than the determination value SQASL, it is determined that condensed water remains in the exhaust system, and that the catalyst temperature cannot be accurately estimated due to the influence of the condensed water. Proceeding to S18, the value corresponding to the outside air temperature based on the outside air temperature is set as the catalyst temperature. In other words, under a predetermined condition including that the intake air flow rate integrated value SUMQI is equal to or less than the determination value SQASL, the catalyst temperature is not estimated according to the vehicle operating state as described above, and the catalyst temperature is adjusted according to the outside air temperature. Fix to the temperature equivalent value.
なお、本実施例では、簡易的に、吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLであることのみを条件として触媒温度を外気温度に応じた外気温相当値に固定しているが、これに限らず、例えばアイドルストップ中に吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASL以下に低下した場合には、触媒温度(外気温度)の低下を考慮して、このアイドルストップからの自動再始動時に触媒温度を外気温度に応じた外気温相当値に固定するようにしても良い。すなわち、触媒の診断が行なわれる内燃機関の運転中において、上記吸気流量積算値が判定値以下のときに、上記触媒温度の推定値を、上記外気温度に応じた外気温相当値とすることができる。 In the present embodiment, the catalyst temperature is simply fixed to a value corresponding to the outside air temperature corresponding to the outside air temperature, only on the condition that the intake air flow rate integrated value SUMQI is the determination value SQASL. For example, when the intake flow rate integrated value SUMQI falls below the determination value SQASL during the idling stop, the catalyst temperature is set to the outside air temperature during the automatic restart from the idling stop in consideration of the fall of the catalyst temperature (outside air temperature). You may make it fix to the external temperature equivalent value according to. That is, during the operation of the internal combustion engine in which the catalyst is diagnosed, the estimated value of the catalyst temperature may be set to a value corresponding to the outside air temperature according to the outside air temperature when the integrated value of the intake air flow rate is equal to or less than a determination value. it can.
また、本実施例においては、簡易的に、アイドルストップの開始時(機関停止時)の外気温を、外気温相当値として用いているが、これに限らず、例えば現在の外気温を外気温相当値として用いるようにしても良い。また、実際の触媒温度により近い排気温度を検出する排気温度センサを搭載するものでは、外気温相当値として、この排気温度センサの値を用いるようにしても良い。 In the present embodiment, the outside air temperature at the start of the idle stop (when the engine is stopped) is used as the outside air temperature equivalent value in a simple manner. It may be used as an equivalent value. In addition, in the case of mounting an exhaust temperature sensor that detects an exhaust temperature closer to the actual catalyst temperature, the value of the exhaust temperature sensor may be used as the outside air temperature equivalent value.
図5〜図7は、代表的な3つの運転シーンにおける触媒温度や吸気流量積算値SUMQI等の変化を示すタイミングチャートである。図中、触媒温度の特性tCATは実際の触媒温度を表している。更に、時刻t1はイグニッションキー操作による初回の機関始動時を表しており、ΔITはアイドルストップ中の期間を表している。また、触媒温度と吸気流量積算値SUMQIの実線の特性は上記実施例を適用した場合のものであり、破線の特性は比較例の特性を表している。 5 to 7 are timing charts showing changes in the catalyst temperature, the intake air flow rate integrated value SUMQI, and the like in three typical operation scenes. In the figure, the catalyst temperature characteristic tCAT represents the actual catalyst temperature. Further, time t1 represents the first engine start time by the ignition key operation, and ΔIT represents a period during idling stop. The solid line characteristics of the catalyst temperature and the intake air flow rate integrated value SUMQI are those when the above-described embodiment is applied, and the broken line characteristic indicates the characteristic of the comparative example.
図5は、機関始動後に吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLに達する前に、所定時間ΔTを超える長いアイドルストップΔITが行われる運転シーンを示している。このように所定時間ΔTを超える長いアイドルストップΔITが行われた場合には、排気系の温度が低下し、排気系内の水分(凝縮水)が触媒温度の推定に悪影響を与えるほどに発生・増加していくことから、本実施例においては、アイドルストップΔITが所定時間ΔTを超えた時点t2で、吸気流量積算値SUMQIを初期値の0にリセットしている。これによって、長いアイドルストップにより再び増加した凝縮水の影響によって触媒温度の推定が大幅にばらつくことを回避することができる。つまり、凝縮水が残存している状況で触媒温度の推定が開始することを避け、凝縮水の蒸発による温度低下の影響により、触媒推定温度が実際の触媒温度tCATを上回るような事態を回避することができる。
FIG. 5 shows an operation scene in which a long idle stop ΔIT exceeding a predetermined time ΔT is performed before the intake flow rate integrated value SUMQI reaches the determination value SQASL after the engine is started. Thus, when the long idle stop ΔIT exceeding the predetermined time ΔT is performed, the temperature of the exhaust system is lowered, and the water (condensed water) in the exhaust system is generated so as to adversely affect the estimation of the catalyst temperature. Therefore, in this embodiment, the intake flow rate integrated value SUMQI is reset to the
一方、破線の特性で示される比較例ではアイドルストップΔITの期間中、吸気流量積算値SUMQIをアイドルストップ開始時の値に固定し、機関再始動時に吸気流量積算値SUMQIの積算を再開する場合を示している。このような比較例では、触媒内水分の影響で実際の触媒の温度上昇が鈍いにも関わらず、吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLを超えるt3のタイミングで触媒温度の推定が開始されてしまうので、図中F1で示すように、触媒温度の推定値が実際の触媒温度を超えてしまう恐れがある。 On the other hand, in the comparative example indicated by the broken line characteristic, during the idle stop ΔIT, the intake flow rate integrated value SUMQI is fixed to the value at the start of the idle stop, and the integration of the intake flow rate integrated value SUMQI is restarted when the engine is restarted. Show. In such a comparative example, the estimation of the catalyst temperature is started at the timing t3 when the intake air flow rate integrated value SUMQI exceeds the determination value SQASL, although the actual temperature increase of the catalyst is slow due to the influence of moisture in the catalyst. Therefore, as indicated by F1 in the figure, the estimated value of the catalyst temperature may exceed the actual catalyst temperature.
本実施例では、触媒内水分の影響を考慮して吸気流量積算値SUMQIをリセットするので、触媒温度の推定値が実際の触媒温度を超えることがなく、触媒が活性化していないにも関わらず診断が行なわれて誤診断することを回避することができる。 In this embodiment, the intake air flow rate integrated value SUMQI is reset in consideration of the influence of moisture in the catalyst, so that the estimated value of the catalyst temperature does not exceed the actual catalyst temperature and the catalyst is not activated. It is possible to avoid making a wrong diagnosis by making a diagnosis.
図6は、機関始動後に吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLに達する前に一度目の短いアイドルストップΔIT1があり、その後に、2度目のアイドルストップΔIT2が行われる運転シーンを表している。同図に示すように、本実施例では、いずれのアイドルストップΔIT1,ΔIT2においても、アイドルストップ時間が所定時間ΔTに達する前にアイドルストップが終了しているために、吸気流量積算値SUMQIがアイドルストップ開始時の値に保持されている。これに対し、比較例では、アイドルストップΔITの開始時に吸気流量積算値SUMQIを0に初期化した場合を示しており、アイドルストップΔITからの機関自動再始動時に、イグニッションキー操作による機関始動時と同様に、吸気流量積算値SUMQIの積算を開始している。アイドルストップΔIT1,ΔIT2毎(t4,t6)に吸気流量積算値SUMQIが0にリセットされるために、本実施例に比して吸気流量積算値SUMQIが大幅に低いものとなっている。 FIG. 6 shows an operation scene in which there is a first short idle stop ΔIT1 before the intake flow rate integrated value SUMQI reaches the determination value SQASL after the engine is started, and then a second idle stop ΔIT2. As shown in the figure, in this embodiment, in any of the idle stops ΔIT1, ΔIT2, since the idle stop is completed before the idle stop time reaches the predetermined time ΔT, the intake flow rate integrated value SUMQI is idle. It is held at the value at the start of the stop. On the other hand, the comparative example shows a case where the intake flow rate integrated value SUMQI is initialized to 0 at the start of the idle stop ΔIT, and when the engine is automatically restarted from the idle stop ΔIT, Similarly, integration of the intake flow rate integrated value SUMQI is started. Since the intake flow rate integrated value SUMQI is reset to 0 every idle stop ΔIT1, ΔIT2 (t4, t6), the intake flow rate integrated value SUMQI is significantly lower than in this embodiment.
ここで、機関始動開始時点t1から吸気流量積算値SUMQIの増加(つまり、排気温度の増加)に応じて触媒内の水分(凝縮水)は蒸発により徐々に低下していくが、吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLに達する前に短い単発的なアイドルストップΔIT1が行われても、排気系の温度低下はわずかなものであるために、触媒内の水分(凝縮水)が再び増えることはほとんど無いにもかかわらず、比較例のようにアイドルストップ毎に吸気流量積算値SUMQIを0にリセットすると、実際には十分な吸気流量(排気量)により凝縮水が全て蒸発した状況であっても、吸気流量積算値SUMQIの値が判定値SQASLに達することができず、触媒温度が外気温相当値に固定されたままとなることで、実際の触媒温度tCATとの乖離が大きくなる。図6の比較例ではいつまでたっても触媒温度の推定が始まらない。 Here, the moisture (condensed water) in the catalyst gradually decreases due to evaporation as the intake flow rate integrated value SUMQI increases (that is, the exhaust temperature increases) from the engine start start time t1, but the intake flow rate integrated value Even if a short single idle stop ΔIT1 is performed before the SUMQI reaches the determination value SQASL, the temperature in the exhaust system is only slightly decreased, so that the moisture (condensed water) in the catalyst hardly increases again. In spite of the fact that there is no, when the intake flow rate integrated value SUMQI is reset to 0 every idle stop as in the comparative example, even if the condensed water is actually evaporated by a sufficient intake flow rate (exhaust amount), The value of the intake air flow integrated value SUMQI cannot reach the determination value SQASL, and the catalyst temperature remains fixed at the value corresponding to the outside air temperature. Deviation becomes larger. In the comparative example shown in FIG. 6, the estimation of the catalyst temperature does not start any time.
これに対し本実施例では、上述したように排気温度の大幅な低下を伴わない程度の短期間(つまり、所定時間ΔT以内)のアイドルストップであれば、吸気流量積算値SUMQIをリセットすることなく保持するようにしたために、比較例のように吸気流量積算値SUMQIの値が必要以上に低くなることがなく、この吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLに達した時点t5で、触媒温度の推定を適切に開始することで、実際の触媒温度tCATとの乖離を比較例に比して十分に小さく抑制することができる。これにより触媒の診断機会を得損ねることを減少させられる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, the intake flow rate integrated value SUMQI is not reset if the idle stop is performed for a short period (that is, within a predetermined time ΔT) that does not cause a significant decrease in the exhaust temperature. Since the intake air flow rate integrated value SUMQI does not become unnecessarily low as in the comparative example, the catalyst temperature is estimated at time t5 when the intake air flow rate integrated value SUMQI reaches the determination value SQASL. By starting properly, the deviation from the actual catalyst temperature tCAT can be suppressed sufficiently smaller than that of the comparative example. This reduces missed catalyst diagnostic opportunities.
図7は、機関始動後t1に吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLを超えて、触媒温度の推定を一旦開始した後に(t7)、所定時間ΔTを超える長いアイドルストップΔITが行われる運転シーンを示している。同図に示すように、比較例では、一旦吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLを超えると、再度凝縮水が発生・増加する状況を想定しておらず、吸気流量積算値SUMQIを参照することなく、アイドルストップΔIT中にも触媒温度の推定を継続しているため、この凝縮水が蒸発する際の触媒温度低下分が考慮されておらず、符号F2に示すように、触媒温度の推定値が実際の触媒温度を上回るおそれがある。 FIG. 7 shows an operation scene in which the intake flow rate integrated value SUMQI exceeds the determination value SQASL at t1 after the engine is started and the estimation of the catalyst temperature is once started (t7), and then a long idle stop ΔIT exceeding a predetermined time ΔT is performed. Show. As shown in the figure, in the comparative example, once the intake flow rate integrated value SUMQI exceeds the determination value SQASL, it is not assumed that condensed water is generated or increased again, and the intake flow rate integrated value SUMQI is referred to. In addition, since the estimation of the catalyst temperature is continued even during the idle stop ΔIT, the catalyst temperature decrease when the condensed water evaporates is not taken into consideration, and the estimated value of the catalyst temperature is indicated by symbol F2. May exceed the actual catalyst temperature.
これに対して本実施例では、触媒温度の推定開始後、つまり凝縮水が一旦蒸発した状況であっても、所定時間ΔTを超えるような比較的長いアイドルストップΔITが行われると、再び排気系に凝縮水が生じることを考慮して、吸気流量積算値SUMQIを0にリセットしている(t8)。つまりアイドルストップの長期化により再度発生した凝縮水の影響を吸気流量積算値SUMQIに反映させている。この結果、吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLを下回り、再び吸気流量積算値SUMQIが判定値SQASLを超えるまで、触媒温度が外気温相当値に固定される。このため、アイドルストップの長期化により再度発生した凝縮水の影響により触媒温度の推定がばらつくことがなく、比較例のように推定値が実際の触媒温度よりも高くなるという事態を回避することができる。 On the other hand, in this embodiment, even after the start of the estimation of the catalyst temperature, that is, when the condensed water has once evaporated, if the relatively long idle stop ΔIT exceeding the predetermined time ΔT is performed, the exhaust system is again performed. In consideration of the occurrence of condensed water in the intake air, the intake air flow rate integrated value SUMQI is reset to 0 (t8). That is, the influence of the condensed water generated again due to the prolonged idle stop is reflected in the intake flow rate integrated value SUMQI. As a result, the intake air flow integrated value SUMQI falls below the determination value SQASL, and the catalyst temperature is fixed to the outside air temperature equivalent value until the intake air flow integrated value SUMQI exceeds the determination value SQASL again. For this reason, the estimation of the catalyst temperature does not vary due to the influence of the condensed water generated again due to the prolonged idle stop, and the situation where the estimated value becomes higher than the actual catalyst temperature as in the comparative example can be avoided. it can.
以上のように本実施例によれば、機関始動時からの吸気流量を積算した値である吸気流量積算値SUMQIと判定値SQASLとの比較により排気系内に凝縮水が残存するかを判別しており、この吸気流量積算値SUMQIを、触媒温度の推定が行われているか否かにかかわらず、アイドルストップの長さに応じて保持あるいはリセットするという簡素な制御処理の追加によって、この吸気流量積算値SUMQIにアイドルストップによる凝縮水の増減の影響を良好に反映させることができる。従って、この吸気流量積算値SUMQIに基づいて触媒温度の推定開始やリセットを行うことで、アイドルストップによる凝縮水の増減の影響をも反映させた形で触媒温度を推定することができ、上述したような様々な運転シーンにおいて、触媒温度を実際の触媒温度よりも低く抑制しつつ、実際の触媒温度からの乖離を十分に低く抑えることが可能となる。 As described above, according to this embodiment, it is determined whether or not condensed water remains in the exhaust system by comparing the intake flow rate integrated value SUMQI, which is a value obtained by integrating the intake flow rate from the start of the engine, with the determination value SQASL. The intake flow rate integrated value SUMQI is maintained or reset depending on the length of the idle stop regardless of whether the catalyst temperature is estimated or not. The integrated value SUMQI can favorably reflect the influence of the increase or decrease of the condensed water due to idle stop. Therefore, by starting or resetting the estimation of the catalyst temperature based on the intake flow rate integrated value SUMQI, the catalyst temperature can be estimated in a manner that also reflects the influence of the increase or decrease of the condensed water due to the idle stop. In such various operation scenes, the deviation from the actual catalyst temperature can be sufficiently suppressed while the catalyst temperature is suppressed to be lower than the actual catalyst temperature.
1…内燃機関
12…吸気通路
13…排気通路
14…燃料噴射弁
15…スロットル弁
16…エアフロメータ
17,17A…触媒
18,19…空燃比センサ
20…水温センサ
23…コントロールユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
内燃機関の排気通路に設けられた触媒の触媒温度を推定する触媒温度推定手段と、
上記触媒温度の推定値が所定の触媒活性温度以上であるときに、触媒の診断を行なう触媒診断手段と、
機関始動時からの吸気流量を積算して吸気流量積算値を算出する吸気流量積算手段と、を有し、
上記吸気流量積算手段は、アイドルストップの開始から所定時間を経過するまでは、上記吸気流量積算値をアイドルストップ開始時の値に基づく値に保持するとともに、上記所定時間を経過すると、上記吸気流量積算値を初期値にリセットし、
上記所定時間は、アイドルストップの開始から排気通路に凝縮水が発生するまでの時間に対応して設定され、
上記触媒温度推定手段は、吸気流量積算値が所定の判定値を超えているときに、触媒温度に関連する上記内燃機関の運転状態に応じて上記触媒温度を推定する、
ことを特徴とするアイドルストップ車両の触媒温度推定装置。 In an idle stop vehicle that performs an idle stop that automatically stops the internal combustion engine when a predetermined idle stop condition is satisfied, and that automatically restarts the internal combustion engine when a predetermined restart condition is satisfied during the idle stop,
Catalyst temperature estimating means for estimating the catalyst temperature of the catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Catalyst diagnostic means for diagnosing the catalyst when the estimated value of the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined catalyst activation temperature;
Intake flow rate integration means for calculating the intake flow rate integrated value by integrating the intake flow rate from the time of starting the engine,
The intake flow rate integrating means, from the start of the idle stop until passage of a predetermined time, and holds the value based on the value of the idle stop start-the intake air flow rate integrated value, after a lapse of the predetermined time, the intake air flow Reset the accumulated value to the initial value,
The predetermined time is set corresponding to the time from the start of idle stop until condensed water is generated in the exhaust passage,
The catalyst temperature estimation means estimates the catalyst temperature according to the operating state of the internal combustion engine related to the catalyst temperature when the intake air flow integrated value exceeds a predetermined determination value.
An apparatus for estimating catalyst temperature of an idle stop vehicle.
上記触媒温度推定手段は、上記吸気流量積算値が判定値以下のときに、上記触媒温度の推定値を、上記外気温度に応じた外気温相当値とすることを特徴とする請求項1または2に記載のアイドルストップ車両の触媒温度推定装置。 An outside air temperature detecting means for detecting or estimating the outside air temperature;
3. The catalyst temperature estimating means, wherein the estimated value of the catalyst temperature is a value corresponding to an outside air temperature corresponding to the outside air temperature when the intake air flow integrated value is equal to or less than a determination value. The catalyst temperature estimation apparatus of the idle stop vehicle described in 1.
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