KR20010053559A - 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법 - Google Patents

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우에노마사키
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후카시 겐스케
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Abstract

촉매장치(3)의 상류측 및 하류측에 각각 제 1 배가스센서(5; 공연비센서) 및 제 2 배가스센서(6; O2센서)를 설치하고 배가스센서(5)에서 배가스센서(6)에 걸친 촉매장치(3)를 포함한 배기계(E)를 대상으로 하고, 그 대상배기(E)의 거동을 모델화해서 표현해 둔다. 내연기관(1) 운전시에 대상배기(E)의 모델의 설정해야 할 파라미터를 양배가스센서(5, 6)의 출력데이터에 기초해서 순서대로 동정하고, 그 동정값 데이터에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별한다. 또, 이 열화상태 판별과 병행해서 배가스센서(5)의 출력을 소정 목표값으로 수속시키도록 내연기관(1)의 목표공연비를 순서대로 구하고, 그 목표 공연비에 제 1 배가스센서(5)의 출력(공연비 검출값)을 수속시키도록 내연기관(1)의 공연비를 제어함으로써 촉매장치(3)의 최적의 정화성능을 확보한다. 이에 따라 촉매장치(3)의 정화성능을 확보하면서 내연기관(1)의 각종 운전상태로 촉매장치(3)의 열화상태를 판별할 수 있다.

Description

배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법{METHOD OF JUDGING DETERIORATION OF EMISSION GAS CONTROL CATALYST DEVICE}
내연기관의 배기통로에 구비한 촉매장치 등, 연료와 공기의 혼합기 연소에 의해 생성되는 배가스를 정화하는 촉매장치의 열화상태를 판별하는 수법으로서는 예를들어, 일본국 특허공보 제2526640호나 특개평 7-19033호 공보에 게시된 기술이 종래 알려져 있다.
이들 기술은 내연기관의 공연비(空燃比)(더 상세하게는 내연기관에서 연소된 혼합기의 공연비)가 연료의 린측에서 리치측 또는 리치측에서 린측으로 변화했을 때, 촉매장치의 상류측 및 하류측에 각각 설치한 산소농도센서(O2센서)의 출력이 반전하는 것을 이용한 것이다. 더 상세하게는 이들 기술은 내연기관의 특정 운전 조건하에서 공연비를 적극적으로 린측에서 리치측 또는 리치측에서 린측으로 변화시킨다. 또한, 이때, 상류측 산소농도센서 출력이 반전하고나서 하류측 산소농도센서 출력이 반전하기 까지의 시간이나 하류측 산소농도센서의 반전주기 등을 계측한다. 그리고, 그들 계측값에 기초해서 촉매장치의 열화상태를 판별하게 하고 있다.
또, 이들 기술은 내연기관의 통상적 운전상태(촉매장치의 열화상태 판별을 행하지 않는 운전상태)에서는 내연기관의 공연비가 이론 공연비 근방으로 유지하도록 상기 산소농도센서 출력의 반전에 따라 공연비를 피드백 제어하고, 이에 따라 촉매장치의 적정한 정화성능을 확보하도록 하고 있다.
그러나, 상기와 같은 촉매장치의 열화상태 판별수법은 다음과 같은 결함을 생기게 하는 것이었다.
즉, 상기 기술은 촉매장치의 열화상태를 판별하기 위해서는 내연기관의 공연비를 적극적으로 린측 또는 리치측으로 변화시킬 필요가 있다. 때문에 촉매장치의 적정한 정화성능을 확보하도록 내연기관의 공연비를 피드백 제어하고 있는 상태에서는 촉매장치의 열화상태를 판별할 수 없다. 또, 그 판별시에는 촉매장치의 적정한 정화성능을 확보하기가 곤란하다.
또, 상기 기술은 촉매장치의 열화상태 판별을 행할 수 있는 내연기관의 운전상태 또는 그에 따라 배가스의 생성상태가 특별한 상태로 한정된다. 구체적으로 상기 특허공보 제2526640호의 것은 내연기관의 출력 중량을 행하는 경우이고, 또 그 출력중량의 개시 시점에 있어서의 하류측 O2센서 출력이 공연비의 린측 출력으로 되어 있는 경우, 및 내연기관의 연료컷을 행하는 때로 또 그 연료컷의 개시 시점에 있어서의 하류측 O2센서 출력이 공연비 리치측 출력으로 되어 있을 경우에만 촉매장치의 열화상태 판별을 행할 수 없다. 또, 상기 특개평 7-19033호 공보의 것은 내연기관의 부하(흡입공기량, 교축밸브개도, 연료분사량, 흡기압력 등) 및 회전수가 소정범위내에 있는 것, 흡입공기온도가 설정값 이상인 것, 내연기관의 부하 변화량이 설정값 이하일 것 등의 조건이 만족될 경우에만 촉매장치의 열화상태 판별을 행할 수 없다. 때문에, 자동차 내연기관의 배기통로에 구비된 촉매장치 등, 촉매장치에 공급하는 배가스를 생성하는 내연기관의 운전상태 또는 그 배가스 생성상태가 다양할 경우는 촉매장치의 열화상태 판별을 행할 수 있는 기회가 적어질 때가 많고 그 판별경과의 신뢰성이 결핍되기 쉽다.
또, 본 출원인은 촉매장치 상류측에 내연기관에서 연소한 혼합기의 공연비를 표시하는 출력을 발생하는 제 1 배가스센서를 설치함과 동시에, 촉매장치 하류측에 배가스 중의 특정성분 농도, 예를들어, 산소농도를 나타내는 출력을 발생하는 제 2 배가스센서를 설치하고, 그들 센서의 출력에 기초해서 촉매장치의 최적의 정화성능이 얻어지도록 내연기관의 공연비를 피드백 제어하는 시스템을 먼저 제안하고 있다(예를들어, 특개평 9-324681호 공보 또는 미국특허 제5852930호, 특개평 11-93740호 등).
이 시스템은 상기 제 2 배가스센서 출력(산소농도 검출값)이 소정의 일정값가 되도록 내연기관의 목표 공연비를 결정하고, 그 목표 공연비에 제 1 가스센서 출력(공연비 검출값)이 수속되도록 내연기관의 공연비를 피드백 제어함으로써 촉매장치의 최적의 정화성능을 확보하는 것이다.
이같은 시스템은 상기와 같은 공연비 제어에 의해 촉매장치의 최적의 정화성능을 극히 안정적으로 확보할 수 있으므로, 그 공연비 제어를 행하면서 촉매장치의 열화상태를 판별할 수 있는 것이 요망된다.
본 발명은 이같은 배경을 감안해서 행해진 것으로, 촉매장치에 의해 정화되는 배가스의 생성상태 또는 그 배가스를 생성하는 내연기관의 운전상태 등의 다양한 상화하에서 촉매장치의 열화상태를 정정하게 판별할 수 있는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별 방법을 제공함을 목적으로 한다.
그리고 특히 내연기관의 배기통로에 구비한 촉매장치의 소요 정화성능을 확보하면서 그 촉매장치의 열화상태를 적정하게 판별할 수 있는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 자동차나 하이브리드차에 탑재되는 촉매장치 등, 배(排)가스 정화용 촉매장치의 열화상태를 판별하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법의 제 1 실시형태를 적용한 시스템 전체 구성도,
도 2는 도 1의 시스템에서 사용하는 O2센서의 출력특성도,
도 3은 도 1의 시스템의 주요부의 기본구성을 나타내는 블록도,
도 4는 도 1의 시스템에서 사용하는 슬라이딩 모드 제어를 설명하기 위한 설명도,
도 5 및 도 6은 도 1의 시스템에서 사용하는 촉매장치의 열화방법을 설명하기 위한 선도,
도 7은 도 1의 시스템에 사용하는 적응제어기를 설명하기 위한 블록도,
도 8은 도 1의 시스템의 엔진 연료제어에 관한 처리를 설명하기 위한 흐름도,
도 9는 도 1의 시스템의 배기측 주연산처리부의 전체적 처리를 설명하기 위한 흐름도,
도 10 내지 도 12는 도 9 흐름도의 서브루틴 처리를 설명하기 위한 흐름도,
도 13 내지 도 15는 도 12 흐름도의 부분적 처리의 설명도,
도 16은 도 12 흐름도의 서브루틴 설명도,
도 17 내지 도 19는 도 9 흐름도의 서브루틴 처리를 설명하기 위한 흐름도,
도 20 및 도 21은 본 발명의 열화판별방법의 제 2 실시형태를 설명하기 위한 흐름도,
도 22는 본 발명의 열화판별방법의 제 3 실시형태를 설명하기 위한 흐름도.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
본 발명의 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 19를 참조해서 설명한다.
도 1은 본 실시형태의 열화판별방법을 적용한 시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도이고, 도면 중 1은 예를들어, 4기통엔진(내연기관)이다. 이 엔진(1)이 각 기통 마다 연료 및 공기의 혼합기 연소에 의해 생성하는 배가스는 엔진(1) 근방에서 공통배기관(2; 배기통로)에 집합되고, 그 배기관(2)을 통해서 대기중에 방출된다. 그리고, 배기관(2)에는 배가스를 정화하기 위해서 삼원촉매를 사용해서 구성된 2개의 촉매장치(3, 4)가 그 배기관(2)의 상류측에서 순차 개장(介裝)되어 있다. 또, 본 실시형태에서 열화상태를 판별하는 촉매장치는 상류측 촉매장치(3)이다. 또, 하류측 촉매장치(4)는 이것을 생략해도 된다.
본 실시형태의 시스템은 엔진(1)의 공연비(엔진(1)에서 연소시키는 연료 및 공기의 혼합기 공연비) 제어와 촉매장치(3)의 열화상태의 판별처리를 행하기 위해서 촉매장치(3)의 상류측(상세하게는 엔진(1)의 각 기통별 배가스 집합개소)에서 배기관(2)에 설치된 제 1 배가스센서로서의 광역공연비센서(5)와, 촉매장치(3)의 하류측(촉매장치(4) 상류측)에서 배기관(2)에 설치된 제 2 배가스센서로서의 O2센서(산소농도센서; 6)와, 이들 센서(5, 6)의 출력 등에 기초해서 후기 제어처리를 행하는 제어유닛(7)을 구비하고 있다. 또 제어유닛(7)에는 상기 광역 공연비센서(5)나 O2센서(6)의 출력 외에 엔진(1) 운전상태를 검출하기 위한 도시하지 않은 회전수 센서나 흡기압센서, 냉각수온센서 등 각종 센서의 출력이 부여된다.
광역공연비센서(5)는 O2센서를 사용해서 구성된 것으로, 엔진(1)에서 연소된 혼합기의 공연비(이것은 촉매장치(3)에 진입하는 배가스중의 산소농도에 의해 파악된다)에 따른 레벨의 출력을 생성한다. 이 경우, 광역공연비센서(5; 이하 LAF센서(5)라 함)는 그 센서(5)를 구성하는 O2센서의 출력에서 도시하지 않은 리니어라이자 등의 검출회로에 의해 엔진(1)의 공연비의 광범위에 걸쳐 그것에 비례한 레벨의 출력(KACT) 즉, 그 공연비 검출값을 나타내는 출력(KACT)을 생성하는 것이다. 이같은 LAF센서(5)는 본 출원인이 특개평 4-369471호 공보 또는 미국특허 제5392282호에 상세히 개시되어 있으므로 여기서는 새로운 설명을 생략한다.
또, 촉매장치(3) 하류측의 O2센서(6)는 촉매장치(3)를 통과한 배가스 중의 산소농도에 따른 레벨의 출력(VO2/OUT) 즉, 그 배가스 중의 산소농도의 검출값을 나타내는 출력(VO2/OUT)을 통상적인 O2센서와 같이 생성한다. 이 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)은 도 2와 같이 촉매장치(3)를 통과한 배가스의 산소농도에 의해 파악되는 공연비가 이론공연비 근방 범위(△)에 존재하는 상태로, 그 배가스의 산소농도와 거의 비례한 고감도 변화가 생기게 된다.
제어유닛(7)은 마이크로컴퓨터를 사용해서 구성된 것으로, 엔진(1)의 목표공연비(KCMD)를 산출하기 위한 연산처리 및 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하기 위한 연산처리를 맡는 제어유닛(7a; 이하, 배기측 제어유닛(7a)라 함)과, 상기 목표공연비(KCMD)에 기초해서 엔진(1)의 공연비를 제어하는 처리를 맡는 처리유닛(7b; 이하 기관제어유닛(7b)라 함)으로 크게 나뉘어진다.
기관측 제어유닛(7b)은 그 기계적 구성으로서 엔진(1)으로의 기본연료분사량(Tim)을 구하는 기본연료 분사량 산출부(8)와, 기본연료 분사량(Tim)을 보정하기 위한 제 1 보정계수(KTOTAL) 및 제 2 보정계수(KCMDM)를 각각 구하는 제 1 보정계수 산출부(9) 및 제 2 보정계수 산출부(10)를 구비한다.
상기 기본연료 분사량 산출부(8)는 엔진(1)의 회전수(NE)와 흡기압(PB)에서 그들에 의해 규정되는 엔진(1)의 기준 연료분사량(연료공급량)을 미리 설정된 맵을 이용해서 구하고, 그 기준 연료분사량을 엔진(1)의 도시하지 않는 스로틀밸브의 유효 개구면적에 따라 보정하는 것으로 기본연료분사량(Tim)을 산출한다.
또, 제 1 보정계수산출부(9)가 구하는 제 1 보정계수(KTOTAL)는 엔진(1)의 배기환류율(엔진(1)의 흡입공기 중에 함유되는 배가스 비율)이나 엔진(1)의, 도시하지 않은 캐니스터의 퍼지시에 엔진(1)에 공급되는 연료의 퍼지량, 엔진(1)의 냉각수온, 흡기온 등을 고려해서 상기 기본연료 분사량(Tim)을 보정하기 위한 것이다.
또, 제 2 보정계수 산출부(10)가 구하는 제 2 보정계수(KCMDM)는 배기측 제어유닛(7a)이 후기와 같이 결정하는 목표공연비(KCMD)에 대응해서 엔진(1)에 유입되는 연료의 냉각효과에 의한 흡입공기의 충전효율을 고려하며 기본 연료분사량(Tim)을 보정하기 위한 것이다.
이들 제 1 보정계수(KTOTAL) 및 제 2 보정계수(KCMDM)에 의한 기본연료분사량(Tim)의 보정은 제 1 보정계수(KTOTAL) 및 제 2 보정계수(KCMDM)를 기본연료분사량(Tim)에 곱함으로써 행하고, 이 보정에 의해 엔진(1)의 요구연료분사량(Tcyl)이 얻어진다.
또, 상기 기본연료분사량(Tim)이나 제 1 보정계수(KTOTAL) 제 2 보정계수(KCMDM)의 더 구체적 산출방법은 특개평 5-79374호 공보 또는 미국특허 제5253630호 등에 본출원인이 개시하고 있으므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
기관측 제어유닛(7b)은 상기 기능적 구성 외에 다시 배기측 제어유닛(7a; 상세한 것은 후술한다)이 순서대로 산출하는 목표공연비(KCMD)에 LAF센서(5)의 출력(KACT; 공연비의 검출값)을 일치(수속)시키도록 엔진(1)의 연료분사량을 조정함으로써 엔진(1)의 공연비를 피드백 제어하는 피드백 제어부(14)를 구비한다.
피드백 제어부(14)는 본 실시형태에서는 엔진(1)의 각 기통의 전체적 공연비를 피드백 제어하는 대국적 피드백 제어부(15)와 엔진(1)의 각 기통별 공연비를 피드백제어하는 국소적 피드백 제어부(16)로 분별된다.
상기 대국적 피드백 제어부(15)는 LAF센서(5)의 출력(KACT)이 상기 목표공연비(KCMD)에 수속되도록 상기 요구연료분사량(Tcyl)을 보정하는 (요구연료분사량(Tcyl)에 곱하는) 피드백 보정계수(KFB)를 순서대로 구하는 것이다.
이 대국적 피드백 제어부(15)은 LAF센서(5)의 출력(KACT)과 목표공연비(KCMD)의 스캐터링에 따라 주지의 PID 제어를 사용해서 상기 피드백 보정계수(KFB)로서의 피드백 조작량(KLAF)을 생성하는 PID 제어기(17)와, LAF센서(5)의 출력(KACT)과 목표공연비(KCMD)에서 엔진(1)의 운전상태 변화나 특성변화 등을 고려해서 상기 피드백 보정계수(KFB)를 규정하는 피드백 조작량(KSTR)을 적응적으로 구하는 적응제어부(18; 도면에서는 STR로 표시됨)를 각각 독립적으로 구비하고 있다.
여기서, 본 실시형태에서는 상기 PID 제어기(17)가 생성하는 피드백 조작량(KLAF)은 LAF센서(5)의 출력(KACT; 공연비 검출값)이 목표공연비(KCMD)에 일치된 상태로 「1」이 되고, 그 조작량(KLAF)을 그대로 상기 피드백 보정계수(KFB)로 사용할 수 있게 되어 있다. 한편, 적응제어기(18)가 생성하는 피드백 조작량(KSTR)은 LAF센서(5)의 출력(KACT)이 목표공연비(KCMD)에 일치된 상태로 「목표공연비(KCMD)」가 되는 것이다. 이 때문에 그 피드백 조작량(KSTR)을 나눗셈(除算) 처리부(19)에서 목표공연비(KCMD)에 의해 나눗셈해서 얻은 피드백 조작량(kstr(= KSTR/KCMD))이 상기 피드백 보정계수(KFB)로서 사용할 수 있게 되어 있다.
그리고, 대국적 피드백 제어부(15)는 PID 제어기(17)에 의해 생성되는 피드백 조작량(KLAF)과 적응제어기(18)가 생성하는 피드백 조작량(KSTR)을 목표공연비(KCMD)에 의해 나눗셈해서 얻은 피드백 조작량(kstr)을 전환부(20)로 적절히 택일적으로 선택해서 어느 한쪽의 피드백 조작량(KLAF 또는 kstr)을 상기 피드백 보정계수(KFB)로 사용하고, 그 보정계수(KFB)를 상기 요구연료분사량(Tcyl)에 곱함으로써 그 요구연료분사량(Tcyl)을 보정한다. 또, 이같은 대국적 피드백 제어부(15;특히 적응 제어부(18))에 대해서는 후기에 더 상세히 설명한다.
상기 국소적 피드백 제어부(16)는 LAF센서(5)의 출력(KACT)으로부터 각 기통별 실공연비(#nA/F (n=1, 2, 3, 4))를 추정하는 옵저버(21)와 이 옵저버(21)에 의해 측정된 각 기통별 실공연비(#nA/F)로부터 각 기통별 공연비의 스캐터링을 해소하도록 PID 제어를 사용해서 각 기통별 연료분사량의 피드백 보정계수(#nKLAF)를 각각 구하는 복수(기통수개)의 PID제어기(22)를 구비한다.
여기서, 옵저버(21)는 그것을 간단히 설명하면, 각 기통별 실공연비(#nA/F) 추정을 다음과 같이 행하는 것이다. 즉, 엔진(1)에서 LAF센서(5)의 개소(각 기통별 배가스 집합부)에 걸친 시스템을 엔진(1)의 각 기통별 실공연비(#nA/F)에서 LAF센서(5)로 검출되는 공연비를 생성하는 시스템이라 생각하고, 이것을 LAF센서(5)의 검출응답지연(예를들어, 1차 지연)이나 LAF센서(5)에서 검출되는 공연비에 대한 엔진(1)의 각 기통별 공연비의 시간적 기여도를 고려해서 모델화한다. 그리고, 그 모델을 기초로, LAF센서(5)의 출력(KACT)에서 역산적으로 각 기통별 실공연비(#nA/F)를 추정한다.
또, 이같은 옵저버(21)는 본 출원인이 예를들어, 특개평 7-83094호 공보 또는 미국특허 제5531208호에 상세히 개시하고 있으므로 여기서는 새로운 설명을 생략한다.
또, 국소적 피드백 제어부(16)의 각 PID 제어기(22)는 LAF 센서(5)의 출력(KACT)을 전회(前回)의 제어사이클로 각 PID 제어기(22)에 의해 구해진 피드백 보정계수(#nKLAF)의 전기통에 대한 평균값에 의해 나눗셈해서 얻은 값을 각 기통의 공연비의 목표값으로 해서, 그 목표값과 옵저버(21)에 의해 구해진 각 기통별 실공연비(#nA/F)의 추정값과의 스캐터링이 해소되도록 금회(今回)의 제어사이클에 있어서의 각 기통별 피드백 보정계수(#nKLAF)를 구한다.
그리고 국소적 피드백 제어부(16)는 상기 요구연료분사량(Tcyl)에 대국적 피드백제어부(15)의 피드백 보정계수(KFB)를 곱해서 나온 값에 각 기통별 피드백 보정계수(#nKLF)를 곱함으로써 각 기통의 출력 연료분사량(#nTout(n=1, 2, 3, 4))을 구한다.
이같이 구해지는 각 기통의 출력연료분사량(#nTout)은 기관측제어유닛(7b)에 구비된 각 기통별 부착 보정부(23)에 의해 흡기관 벽면 부착을 고려한 보정이 각 기통별로 행해진 후, 엔진(1)의 도시생략한 연료분사장치에 주어지고, 그 부착보정이 행해진 출력연료분사량(#nTout)으로 엔진(1)의 각 기통으로의 연료분사가 행해지도록 되어 있다.
또, 상기 부착보정에 대해서는 본 출원인이 예를들어, 특개평 8-21273호 공보 또는 미국특허 제5568799호에 상세히 개시되어 있으므로 여기서는 새로운 설명을 생략한다. 또, 도 1에 있어서, 참조부호 24를 부기한 센서출력 선택처리부는 상기 옵저버(21)에 의한 각 기통별 실공연비(#nA/F)의 추정에 적합한 LAF센서(5)의 출력(KACF)을 엔진(1)의 운전상태에 따라 선택하는 것으로, 이에 대해서는 본 출원인이 특개평 7-259588호 공보 또는 미국특허 제5540209호에 상세히 개시하고 있으므로 여기서는 새로운 설명을 생략한다.
한편, 상기 배기측 제어유닛(7a)은 LAF센서(5)의 출력(KACT)과 소정의 기준값(FLAF/BASE)과의 스캐터링(kact(=KACT-FLAF/BASE))를 구하는 뺄셈 처리부(11)와 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)과 그 목표값(VO2/TARGET)(O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)에 관한 기준값)과의 스캐터링(VO2(=VO2/OUT-VO2/TARGET))를 구하는 뺄셈 처리부(12)를 구비하고 있다. 이 경우, 본 실시형태에서는 상기 기준값(FLAF/BASE)은 공연비 환산으로 약「1」(일정값)로 설정되어 있다. 또, O2센서(6)의 출력(VO2/OUT) 목표값(VO2/TARGET)은 본 실시형태에서는 촉매장치(3)의 최적의 정화성능이 얻어지는 소정의 일정값으로 되어 있다.
또, 이하의 설명에 있어서, 상기 뺄셈 처리부(11, 12)가 각각 구하는 스캐터링(kact, VO2)를 각각 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact) 및 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)이라 한다.
배기측 제어유닛(7a)은 또한 상기 스캐터링출력(kact, VO2)의 데이터를 각각 LAF센서(5)의 출력 및 O2센서(6)의 출력 데이터로서 부여하는 배기측 배기측 주연산 처리부(13)를 구비하고 있다.
주연산처리부(13)는 상기 스캐터링출력(kact, VO2)의 데이터에 기초해서 엔진(1)의 목표공연비(KCMD)(LAF센서(5)에 의해 검출하는 엔진(1)의 공연비 목표값)를 순서대로 산출하는 기능(이하, 목표공연비 산출기능이라함)과 촉매장치(3)의 열화상태를 순서대로 판별하는 기능(이하, 열화판별기능이라함)을 갖는다.
더 상세하게는 배기측 주연산 처리부(13)의 목표공연비 산출기능은 배기관(2)의 LAF센서(5)의 개소에서 O2센서(6) 개소에 걸친 촉매장치(3)를 포함한 배기계(도 1의 부호(E)를 부기한 부분)를 제어대상으로 한다. 그리고, 이 대상배기계(E)가 갖는 낭비시간이나 상기 엔진(1) 및 기관측 제어유닛(7b)이 갖는 낭비시간, 대상배기계(E)의 거동변화 등을 고려하면서 적응 슬라이딩 모드 제어를 사용해서 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)을 그 목표값(VO2/TARGET)에 수속하도록 (O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)을 「0」로 수속하도록) 엔진(1)의 목표공연비(KCMD)를 순서대로 산출하는 것이다.
또, 배기측 주연산처리부(13)의 열화판별기능은 목표공연비(KCMD)를 산출하는 과정에서 순서대로 얻어지는 후술하는 모델의 파라미터 동정값 데이터에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 순서대로 판별함과 함께 그 판별결과에 따라 본 실시형태의 시스템에 구비된 열화통지기(29) 동작을 제어하는 것이다. 또, 열화통지기(29)는 촉매장치(3)의 열화상태를 램프 점등 또는 점멸 또는 부저의 울림 등으로 외부에 통지하는 것이다.
이들 목표공연비 산출기능 및 열화판별기능의 연산처리를 행하기 위해서 본 실시형태는 상기 대상 배기계(E)를 상기 LAF센서(5)의 출력(KACT; 공연비 검출값)에서 낭비시간요소 및 응답지연요소를 통해서 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)(촉매장치(3)를 통과한 배가스 중의 산소농도)을 생성하는 계로 보고, 그 거동을 미리 이산시간계로 모델화한다. 또, 특히 목표공연비 산출기능을 위해서 상기 엔진(1) 및 기관측 제어유닛(7b)으로 이루어지는 시스템(이하, 이 시스템을 공연비 조작계라함)을 목표공연비(KCMD)에서 낭비시간요소를 통해서 LAF센서(5)의 출력(KACT)을 생성하는 계로 보고 그 거동을 미리 이산시간계로 모델화한다.
이 경우, 본 실시형태에서는 대상 배기계(E)의 거동을 이산시간계로 표현하는 모델(이하, 배기계모델이라함)은 LAF센서(5)의 출력(KACT) 및 O2센서(8)의 출력(VO2/OUT) 대신 LAF센서(5)의 상기 스캐터링출력(kact(=KACT-FLAF/BASE))과 O2센서(6)의 상기 스캐터링출력(VO2(=VO2/OUT-VO2/TARGET))을 사용해서 다음 식(1)로서 표현한다.
V02(k+1)=a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+b1·kact(k-d1) (1)
이 식 (1)은 대상배기계(E)가 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)에서 낭비시간요소 및 응답지연요소를 통해서 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)을 생성하는 계로 보고, 그 대상배기계(E)의 거동을 이산시간계의 모델(더 상세하게는 낭비시간을 갖는 자기회귀 모델)로 표현한 것이다.
여기서 위의 식(1)에 있어서, 「k」는 이산시간적 제어사이클의 번수를 나타내고, 「d1」은 대상배기계(E)에 존재하는 낭비시간을 제어사이클수로 표시한 것이다. 이 경우, 대상배기계(E)의 낭비시간(LAF센서(5)가 검출하는 각시점의 공연비가 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)에 반영되기 까지에 요하는 시간)은 배기계 주연산처리부(13)의 제어사이클 주기(이는 본 실시형태에서는 일정한다)를 30∼100ms로 할 때, 일반적으로는 3∼10 제어사이클만큼의 시간(d1=3∼10)이다. 그리고, 본 실시형태에서는 식 (1)로 표시된 배기계 모델에 있어서의 낭비시간(d1)의 값으로해서 대상배기계(E)의 실제 낭비시간과 같은지, 아니면 그 보다 약간 길게 미리 설정한 소정의 일정값(본 실시형태에서는 예를들어, d1=7)을 사용한다.
또, 식(1)의 우변 제1항 및 제2항은 각각 대상배기계(E)의 응답지연요소에 대응하는 것으로, 제1항은 1차째의 자기회귀항, 제2항은 2차째의 자기회귀항이다. 그리고, 「a1」, 「a2」는 각각 1차째의 자기회귀항의 게인계수, 2차째의 자기회귀항의 게인계수이다. 이들 게인계수(a1, a2)는 달리 말하면 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)에 관한 계수이다.
또한, 식(1)의 우변 제3항은 대상배기계(E) 및 배기계 모델의 입력인 LAF센서(5) 출력을 대상배기계(E)의 낭비시간(d1)을 포함해서 표현하는 것이고, 「b1」은 그 입력(=LAF센서(5)의 출력)에 관한 게인계수이다. 이들 게인계수(a1, a2, b1)는 배기계 모델의 거동을 규정하는 파라미터가고, 본 실시형태에서는 후술하는 동정기에 의해 순서대로 동정하는 것이다.
한편, 상기 공연비 조작계(엔진(1) 및 기관측 제어유닛(7b)으로 이루어지는 시스템)의 이산시간계의 모델(이하, 공연비조작계 모델이라함)은 본 실시형태에서는 배기계 모델의 경우와 같이 LAF센서(5)의 출력(KACT) 대신 LAF센서(5)의 상기 스캐터링출력(kact(=KACT-FLAF/BASE))을 사용하는 것과 함께, 이에 대응시켜 목표공연비(KCMD) 대신 그 목표공연비(KCMD)의 상기 기준값(FLAF/BASE)에 대한 스캐터링(kcmd(=KCMD-FLAF/BASE. 이는 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)의 목표값에 상당한다. 이하 이를 목표스캐터링 공연비(kcmd)라 한다))를 사용하고 다음 식(2)로 표시한다.
kact(k)=kcmd(k-d2) (2)
이 식 (2)는 공연비 조작계가 상기 목표스캐터링 공연비(kcmd)에서 낭비시간 요소를 통해서 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)을 생성하는 시스템(각 제어사이클에 있어서의 스캐터링출력(kact)이 낭비시간 전의 목표스캐터링 공연비(kcmd)에 일치하는 시스템)이라고 보고, 그 공연비 조작계를 이산시간계 모델로 표현한 것이다.
여기서 식 (2)에 있어서 「d2」가 공연비 조작계의 낭비시간을 배기측 주연산 처리부(13)의 제어사이클수로 표시한 것이다. 이 경우, 공연비 조작계의 낭비시간(각 시점의 목표공연비(KCMD)가 LAF센서(5)의 출력(KACT)에 반영되기 까지에 요하는 시간)은 엔진(1) 회전수(NE)에 따라 변화하고, 엔진(1) 회전수가 낮을수록 길어진다. 그리고, 본 실시형태에서는 식 (2)로 표시된 공연비 조작계 모델에 있어서의 낭비시간(d2)의 값으로서는 상기와 같은 공연비 조작계 낭비시간 특성을 고려하고, 예를들어, 엔진(1)의 저속회전역의 회전수인 아이들링 회전수에 있어서 실제 공연비 조작계가 갖는 낭비시간(이는 엔진(1)의 임의의 회전수에 있어서 공연비조작계가 취할 수 있는 최대측 낭비시간이다)과 같거나, 또는 그 보다 약간 길게 미리 설정한 소정의 일정값(본 실시형태에서는 예를들어, d2=3)을 사용한다.
또, 공연비 조작계에는 실제는 낭비시간요소 외에 엔진(1)의 응답지연 요소도 포함되지만 목표공연비(KCMD)에 대한 LAF센서(5)의 출력(KACT)의 응답지연은 기본적으로 피드백 제어부(14; 특히 적응 제어기(18))에 의해 보상되기 때문에, 배기측 주연산 처리부(13)에서 본 공연비 조작계에서는 엔진(1)의 응답지연 요소를 고려하지 않아도 지장은 없다.
본 실시형태에 있어서의 상기 배기측 주연산 처리부(13)는 식(1) 및 식(2)에 의해 각각 표현한 배기계 모델 및 공연비 조작계 모델에 의거한 상기 목표공연비 산출기능의 처리와 식(1)에 의해 표현한 배기계 모델에 의거한 상기 열화판별기능의 처리를 소정(일정)의 제어사이클로 행한다. 그리고, 이들 기능을 표현하기 위해서 도 3과 같은 기능적 구성을 구비하고 있다.
즉, 배기측 주연산처리부(13)는 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact) 및 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 데이터에서 상기 배기계 모델(식(1))의 설정할 파라미터인 상기 게인계수(a1, a2, b1)의 값을 제어사이클 별로 순서대로동정하는 동정기(25)와 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact), O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2) 및 이하에 설명하는 슬라이딩 모드 제어기(27)가 과거에 구한 목표공연비(KCMD; 더 정확하게는 목표스캐터링 공연비(kcmd)의 데이터에서 상기 동정기(25)에 의해 산출된 상기 게인계수(a1, a2, b1)의 동정값 a1 햇, a2 햇, b1 햇(이하 동정게인계수 a1햇, a2햇, b1햇이라 함)을 사용해서 대상배기계(E)의 낭비시간(d1) 및 공연비조작계 낭비시간(d2)을 합친 합계낭비시간(d(=d1+d2)) 후의 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 추정값(VO2)바 (이하, 추정스캐터링출력(VO2)바라함)를 제어사이클 별로 순서대로 구하는 추정기(26)와, 그 추정기(26)에 의해 구해진 O2센서(6)의 추정스캐터링출력(VO2) 바의 데이터에서 상기 동정게인계수 a1 햇, a2 햇, b1 햇을 사용해서 적응 슬라이딩 모드 제어에 의해 상기 목표공연비(KCMD)를 제어사이클별로 순서대로산출하는 슬라이딩 모드제어기(27)와, 상기 동정게인계수 a1 햇, a2 햇, b1 햇의 데이터에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하는 촉매열화 판별 처리기(28)를 구비하고 있다.
이들 구성중, 동정기(25), 추정기(26) 및 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의한 연산처리의 알고리즘은 이하와 같이 구성되어 있다.
우선, 상기 동정기(25)는 상기 식(1)로 표현된 배기계 모델의 실제 대상배기계(E)에 대한 모델화 오차를 최대한 작게하도록 상기 게인계수(a1, a2, b1)의 값을 리얼타임으로 순서대로 동정하는 것으로, 그 동정처리를 다음과 같이 행한다.
즉, 동정기(25)는 소정 제어 사이클별로 우선 지금 현재 설정되어 있는 배기계 모델의 동정계인 계수 a1 햇, a2 햇, b1 햇, 즉 전회의 제어사이클로 결정한 동정게인 계수 a1(k-1)햇, a2(k-1)햇, b1(k-1)햇의 값과 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact) 및 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 과거에 얻은 데이터를 사용해서 다음 식 (3)에 의해 배기계 모델 상에서의 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2; 배기계 모델의 출력)의 값 VO2(k)햇(이하, 동정스캐터링출력 VO2(k)햇이라 함)을 구한다.
(3)
이 식(3)은 배기계 모델을 표시하는 상기 식(1)을 1제어사이클만큼, 과거측으로 시프트하고, 게인계수(a1, a2, b1)를 동정게인 계수 a1햇(k-1), a2햇(k-1), b1햇(k-1)으로 치환된 것이다. 또, 식 (3)의 제3항으로 사용되는 대상배기계(E)의 낭비시간(d1)의 값은 상기와 같이 설정한 일정값(본 실시형태에서 d1=7)을 사용한다.
여기서 다음 식 (4), (5)로 정의되는 벡터Θ 및 ξ을 도입하면(식 (4), (5) 중의 첨자「T」는 전치를 뜻한다. 이하 동일.)
(4)
(5)
상기 식 (3)은 다음 식 (6)으로 표시된다.
(6)
또한, 동정기(25)는 상기 식 (3) 또는 식 (6)으로 구해지는 O2센서(6)의 동정스캐터링출력(VO2)햇과 지금 현재의 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 스캐터링(id/e)를 배기계 모델의 실제 대상배기계(E)에 대한 모델화 오차를 나타내는 것으로 다음 식 (7)에 의해 구한다(이하, 스캐터링(id/e)를 동정오차(id/e)라 함).
(7)
그리고. 동정기(25)는 상기 동정오차(id/e)를 최소로하도록 새로운 동정게인 계수 al(k)햇, a2(k)햇, b1(k)햇, 환언하면 이들 동정게인계수를 요소로 하는 새로운 상기 벡터 Θ(k)(이하, 이 벡터를 동정게인계수 벡터Θ라 함)를 구하는 것으로, 그 산출을 다음 식 (8)로 행한다. 즉, 동정기(25)는 전회의 제어사이클로 결정한 동정게인계수 a1햇(k-1), a2햇(k-1), b1햇(k-1)을 동정오차(id/e)에 비례시킨 양만큼 변화시킴으로써 새로운 동정게인계수 a1(k)햇, a2(k)햇, b1(k)햇을 구한다.
(8)
여기서 식 (8) 중의 「Kθ」는 다음 식 (9)에서 결정되는 삼차의 벡터(각 동정게인계수 a1햇, a2햇, b1햇의 동정오차(id/e)에 응답 변화 정도를 규정하는 게인계수 벡터)이다.
(9)
또, 위의 식 (9) 중의 「P」는 다음 식 (10)의 점화식으로 결정되는 삼차의 정방행렬이다.
(10)
또, 식 (10) 중의 「λ1」,「λ2」는 0 ＜ λ1≤및 0≤λ2＜2의 조건을 만족하도록 설정되고, 또, 「P」의 초기값 P(0)은 그 각각의 대각성분을 양의 수로하는 대각행렬이다.
이 경우, 식 (10)중의 「λ1」,「λ2」의 설정 방법에 의해 고정게인법, 점감(漸減)게인법, 가중최소제곱법, 최소제곱법, 고정트레이스법 등 각종 구체적인 알고리즘이 구성되고, 본 실시형태에서는 예를들어, 최소 제곱법(이 경우 λ1=λ2=1)을 채용하고 있다.
본 실시형태에 있어서의 동정기(25)는 기본적으로는 상술한 바와 같은 알고리즘(연산처리)에 의해 상기 동정오차(id/e)를 최소화하도록 배기계 모델의 상기 동정게인계수 a1햇, a2햇, b1햇을 제어사이클별로 순서대로 구하는 것이므로, 이같은 처리에 의해 실제 대상배기계(E)에 적합한 동정게인계수 a1햇, a2햇, b1햇이 순서대로 얻어진다.
이상 설명한 연산처리가 동정기(25)에 의한 기본적인 처리내용이다. 또, 본 실시형태에서는 동정기(25)는 동정게인계수 a1햇, a2햇, b1햇을 구함에 있어서, 그들 값의 제한처리 등, 부가적인 처리도 행하는 것이지만 이들에 대해서는 후술한다.
다음에, 상기 추정기(26)는 이후에 상세하게 설명하는 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의한 목표공연비(KCMD)의 산출처리에 있어서의 대상배기계(E)의 낭비시간(d1) 및 상기 공연비 조작계의 낭비시간(d2)의 영향을 보상하기 위해서 상기 합계 낭비시간(d(=d1+d2)) 후의 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 추정값인 상기 추정스캐터링출력(VO2) 바를 제어사이클별로 순서대로 구하는 것으로, 그 추정처리의 알고리즘은 다음과 같이 구축되어 있다. 또, 이 추정기(26)는 본 발명의 본질을 이루는 것은 아니고, 또, 그 상세한 것은 특원평 10-130864호에서 본 출원인이 설명하고 있으므로 여기서는 개략을 설명한다.
우선, 배기계 모델을 나타내는 상기 식 (1)에 공연비 조작계 모델을 표시하는 식 (2)를 적용하면 식 (1)은 다음 식 (11)로 바꿔쓸 수 있다.
(11)
이 식 (11)은 대상배기계(E) 및 공연비 조작계를 합한 계를 목표스캐터링공연비(kcmd)에서 대상배기계(E) 및 공연비 조작계의 양자의 낭비시간 요소와 대상배기계(E)의 응답지연 요소를 통해서 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)을 생성하는 시스템으로 보고 그 시스템을 이산시간계의 모델로 표현한 것이다.
그리고, 이 식 (11)을 사용함으로써 각 제어사이클에 있어서의 상기 합계 낭비시간(d) 후의 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2(k+d))의 추정값인 상기 추정스캐터링출력(VO2(k+d))바는 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 시계열데이터(VO2(k) 및 VO2(k-1))과 슬라이딩 모드제어기(27)가 구하는 목표공연비(KCMD; 구체적인 구하는 방법은 후기한다)에 상당하는 목표스캐터링 공연비(kcmd(=KCMD-FLAE/BASE))의 과거값의 시계열데이터(kcmd(k-j))(j=1, 2,...,d)를 사용해서 다음 식 (12)에 의해 표현된다.
(12)
여기서 식 (12)에 있어서, α1, α2는 각각 동식(12)에 단서로 정의한 행렬 A의 건승(巾乘) Ad(d: 합계 낭비시간)의 제 1행 제 1열성분, 제 1행 제 2열성분이다. 또, βj(j=1, 2,...,d)는 각각 행렬 A의 건승 Aj-1(j=1, 2,...,d)와 동식(12) 중의 단서로 정의한 벡터 B와의 적 Aj-1·B의 제 1 행성분이다.
또한, 식(12) 중의 목표스캐터링 공연비(kcmd)의 과거값의 시계열데이터(kcmd(k-j))(j=1, 2,...,d) 중 현재에서 공연비 조작계의 낭비시간(d2) 이전의 목표스캐터링 공연비(kcmd)의 과거값의 시계열데이터(kcmd(k-d2), kcmd(k-d2-1)..., kcmd(k-d))는 상기 식 (2)에 의해 각각 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)의 현재 이전에 얻은 데이터(kact(k), kact(k-1),..., kact(k-d+d2))로 치환할 수 있다. 그리고, 이 치환을 행함으로써 다음 식 (13)이 얻어진다.
(13)
이 식 (13)이 본 실시형태에 있어서, 추정기(26)가 상기 추정스캐터링출력(VO2(k+d)) 바를 산출하기 위한 기본식이다. 즉, 본 실시형태에서는 추정기(26)는 제어사이클별로 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 시계열데이터(VO2(k) 및 VO2(k+1))와 슬라이딩 모드 제어기(27)가 과거에 구한 목표공연비(KCMD)를 표시하는 목표스캐터링 공연비(kcmd)의 과거값데이터(kcmd(k-j)(j=1,...,d2-1))와 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)의 시계열데이터(kact(k-j)(j=0,...,d1))를 사용해서 식 (13)의 연산을 행함으로써 O2센서(6)의 추정스캐터링 출력(VO2(k+d))바를 구한다.
이 경우, 본 실시형태에서는 식 (13)에 의해 추정스캐터링출력(VO2(k+d))바를 산출하기 위해서 필요한 계수(α1, α2 및 βj (j=1, 2,...,d))의 값은 기본적으로는 상기 게인계수(a1, a2, b1; 이들은 식 (12)의 단서로 정의한 행렬 A 및 벡터 B의 성분이다)의 동정값인 상기 동정게인계수 a1햇, a2햇, b1햇을 사용해서 산출한다. 또, 식 (13)의 연산에 필요한 낭비시간(d1, d2)의 값은 상기와 같이 설정한 값을 사용한다.
또, 추정스캐터링출력(VO2(k+d))바는 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)의 데이터를 사용하지 않고 식 (12)의 연산에 의해 구하는 것도 좋으나, 추정스캐터링출력(VO2(k+d))바의 신뢰성을 높이는 데는 엔진(1) 등의 실제 거동이 반영되는 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)의 데이터를 사용한 식 (13)의 연산으로 추정스캐터링출력(VO2(k+d))바를 구하는 것이 바람직하다. 또, 공연비 조작계의 낭비시간(d2)을 「1」로 설정할 수 있을 경우는 식 (12)중의 목표스캐터링 공연비(kcmd)의 과거값 시계열데이터(kcmd(k-j)(j=1, 2,...,d)) 모두를 각각 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)의 현재 이전에 얻어지는 시계열데이터(kact(k), kact(k-1),..., kact(k-d+d2))로 치환할 수 있다. 때문에, 이 경우는 추정스캐터링출력(VO2(k+d))의 바는 목표스캐터링공연비(kcmd)의 데이터를 포함하지 않는 다음 식 (14)에 의해 구할 수 있다.
(14)
다음에, 상기 슬라이딩 모드 제어기(27)를 설명한다. 또, 이 슬라이드 모드 제어기(27) 상세는 특원평 10-130864호에서 본 출원인이 설명하고 있으므로 여기서는 개략을 설명한다.
본 실시형태의 슬라이딩 모드 제어기(27)는 통상적인 슬라이딩 모드 제어에 외란 등의 영향을 최대한 배제하기 위한 적응칙(適應則)을 가미한 적응 슬라이딩 모드 제어에 의해 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)을 그 목표값(VO2/TARGET)으로 조정하도록 (O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)을 「0」으로 수속시키도록), 제어대상인 상기 대상배기계(E)에 부여할 입력(상세하게는 LAF센서(5)의 출력(KACT; 공연비 검출값)과 상기 기준값(FLAF/BASE)과의 스캐터링의 목표값으로 이는 상기 목표스캐터링공연비(kcmd)와 같다. 이하, 이 입력을 SLD 조작입력(us1)이라 함)을 결정하고, 그 결정한 SLD 조작입력(us1)에서 상기 목표공연비(KCMD)를 결정하는 것이다. 그리고, 그 처리를 위한 알고리즘은 다음과 같이 구축되고 있다.
우선, 슬라이딩 모드 제어기(27)의 적응 슬라이딩 모드 제어에 필요한 초(超)평면(이는 미끄럼면이라도 함)의 구축에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 있어서의 슬라이딩 모드 제어의 기본적 사고방식으로서는 제어할 상태량으로서 예를들어, 각 제어 사이클에서 얻은 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2(k))과 그 1제어사이클 전에 얻은 스캐터링출력(VO2(k-1))을 사용해서 슬라이딩 모드 제어용 초평면을 규정하는 선형함수(σ; 이는 전환함수라고도 함)를 다음 식 (15)에 의해 정의한다. 또, 상기 스캐터링출력(VO2(k), VO2(k-1))을 성분으로 하는 벡터로서 식 (15) 중에 정의한 벡터(X)를 이하 상태량(X)이라 한다.
(15)
이 경우, 선형함수(σ)의 계수(s1, s2)는 다음 식 (16)의 조건을 만족하도록 설정한다.
(16)
또, 본 실시형태는 간략화를 위해서 계수 s1=1로 하고(이 경우, s2/s1=s2이다), -1＜s2＜1의 조건을 만족하도록 계수 s2의 값을 설정하고 있다.
이와같이 선형함수 σ를 정의할 때, 슬라이딩 모드 제어용 초평면은 σ=0으로 표현된다. 이 경우, 상태량(X)는 이차원계이므로 초평면 σ=0은 도 4와 같이 직선이 되고, 이때, 그 초평면은 전환선이라고도 일컫는다.
또, 본 실시형태는 선형함수의 변수인 상태량으로서, 실제로는 상기 추정기(26)에 의해 구해지는 상기 추정스캐터링 출력(VO2) 바의 시계열데이터를 사용하지만, 이에 대해서는 후술한다.
본 실시형태에서 사용하는 적응 슬라이딩 모드 제어는 상태량(X=(VO2(k), VO2(k-1))을 상기와 같이 설정한 초평면 σ=0으로 수속시키기 위한 제어칙인 도달칙(倒達則)과, 그 초평면 σ=0으로의 수속에 있어 외란 등의 영향을 보상하기 위한 제어칙인 적응칙에 의해 그 상태량(X)을 초평면 σ=0으로 수속시킨다(도 4의 모드 1). 그리고 그 상태량(X)을 소위 등가제어입력에 의해 초평면 σ=0으로 수속하면서 그 상태량(X)을 초평면 σ=0 상의 평형점인 VO2(k)=V02(k-1)=0이 되는 점, 즉 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)의 시계열 데이터(VO2/OUT(k), VO2/OUT(k-1))가 목표값(VO2/TARGET)에 일치되는 점으로 수속시킨다(도 4의 모드 2).
상기와 같이 상태량(X)을 초평면 σ=0의 평형점으로 수속시키기 위해서 본 실시형태의 슬라이딩 모드 제어기(27)가 생성하는 상기 SLD 조작입력(usl(=목표스캐터링 공연비(kcmd))는 상태량(X)을 초평면 σ=0상에 구속하기 위한 제어칙에 따라 대상배기계(E)에 부여할 등가제어입력(ueq)과, 상기 도달칙에 따라 대상배기계(E)에 부여할 입력(urch 이하, 도달칙입력(urch)이라함))과, 상기 적응값에 따라 대상배기계(E)에 부여할 입력(uadp(이하 적응칙 입력(uadp)이라 함))과의 종합에 의해 표현된다(다음 식(17)).
(17)
그리고, 이들 등가제어입력(ueq), 도달칙입력(urch) 및 적응칙 입력(uadp)은, 본 실시형태에서는 상기 식 (11)로 표현되는 이산시간계의 모델(식 (1)중의 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact(k-d1)을 합계낭비시간(d)을 사용한 목표스캐터링공연비(kcmd(k-d))로 치환한 모델))에 기초해서 다음과 같이 결정한다.
우선, 상태량(X)을 초평면 σ=0으로 구속하기 위해서 대상배기계(E)에 부여할 입력인 상기 등가제어입력(ueq)은 σ(k+1)=σ(k)=0의 조건을 만족하는 목표스캐터링공연비(kcmd)이다. 그리고, 이같은 조건을 만족하는 등가제어입력(ueq)은 식 (11)과 식 (15)를 이용해서 다음 식 (18)에 의해 부여된다.
(18)
이 식 (18)이 본 실시형태에 있어서, 제어사이클별 등가제어입력(ueq(k))을 구하기 위한 기본식이다.
다음에 상기 도달칙 입력(urch)은 본 실시예에서는 기본적으로 다음 식 (19)에 의해 결정하는 것이다.
(19)
즉, 도달칙 입력(urch)은 상기 합계낭비시간(d)을 고려해서 합계낭비시간(d) 후의 선형함수(σ)의 값(σ(k+d))에 비례시키도록 결정한다.
이 경우, 식 (19)중의 계수(F; 이는 도달칙 게인을 규정한다)는 다음 식 (20)의 조건을 만족하도록 설정한다.
0 ＜ F ＜ 2 (20)
또, 선형함수(σ)의 값의 거동에 관해서는 그 선형함수(σ)의 값이 초평면 σ=0에 대해서 진동적 변화(소위 채터링)를 일으킬 우려가 있고, 이 채터링을 억제하기 위해서는 도달칙입력(urch)에 관한 계수(F)는 다시 다음 식(21)의 조건을 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다.
0 ＜ F ＜ 1' (21)
다음에, 상기 적응칙 입력(uadp)은 본 실시형태에서는 기본적으로 다음 식(22)에 의해 결정된다(식 (22)중의 △T는 배기측 주연산처리부(13)의 제어사이클 주기이다).
(22)
즉, 적응칙 입력(uadp)은 합계낭비시간(d)을 고려해서 그 합계낭비시간(d) 후 까지의 선형함수(σ)의 값의 제어사이클별 적산값(이는 선형함수(σ)의 값의 적분값에 상당)에 비례하도록 결정한다.
이 경우, 식 (22)중의 계수(G; 이는 적응칙 게인을 규정한다)는 다음 식(23)의 조건을 만족하도록 설정한다.
(23)
또, 상기 식(16), (20), (21), (23)의 설정조건의 더 구체적 도출방법에 대해서는 본 출원인이 이미 특원평 9-251142호 등에서 상세히 설명하고 있으므로 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
본 실시형태에 있어서의 슬라이딩 모드 제어기(27)는 기본적으로는 상기 식 (18), (19), (22)에 의해 결정되는 등가제어입력(ueq), 도달칙입력(urch) 및 적응칙 입력(uadp)의 총계(uep+urch+uadp)를 대상배기계(E)에 부여할 SLD조작입력(usl)으로서 결정하는 것이나, 상기 식(18), (19), (22)에서 사용하는 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2(k+d), VO2(k+d+1))이나 선형함수(σ)의 값(σ(k+d))등은 미래값이기 때문에 직접적으로는 얻어지지 않는다.
그래서, 본 실시형태에서는 슬라이딩 모드 제어기(27)는 실제로는 상기 식(18)에 의해 상기 등가제어입력(ueq)을 결정하기 위한 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2(k+d), VO2(k+d-1)) 대신에 상기 추정기(26)로 구해지는 추정스캐터링출력(VO2(k+d)바, VO2(k+d-1))바를 사용해서 다음 식 (24)에 의해 제어사이클별 등가제어입력(ueq)을 산출한다.
(24)
또, 본 실시형태에서는 실제로는 추정기(26)에 의해 상기와 같이 순서대로 구해진 측정스캐터링출력(VO2)바의 시계열데이터를 제어할 상태량으로 하고, 상기 식(15)에 의해 설정된 선형함수(σ)대신 다음 식 (25)에 의해 선형함수(σ)바를 정의한다(이 선형함수(σ)바는 상기 식 (15)의 스캐터링출력(VO2)의 시계열데이터를 추정스캐터링출력(VO2)바의 시계열데이터로 치환한 것에 상당한다).
(25)
그리고, 슬라이딩 모드 제어기(27)는 상기 식 (19)에 의해 상기 도달칙 입력(urch)을 결정하기 위한 선형함수(σ)의 값 대신 상기 식 (25)에 의해 표현되는 선형함수(σ)바의 값을 사용해서 다음 식 (26)에 의해 제어사이클별 도달칙입력(urch)을 산출한다.
(26)
동일하게, 슬라이딩 모드 제어기(27)는 상기 식 (22)에 의해 상기 적응칙 입력(uadp)을 결정하기 위한 선형함수(σ)의 값 대신 상기 식 (25)에 의해 표현되는 선형함수(σ)바의 값을 사용해서 다음 식 (27)에 의해 제어사이클별 적응칙 입력(uadp)을 산출한다.
(27)
또, 상기 식(24), (26), (27)에 의해 등가제어입력(ueq), 도달칙입력(urch) 및 적응칙입력(uadp)을 산출할 때에 필요한 상기 게인계수(a1, a2, b1)로는 본 실시형태에서는 기본적으로는 상기 동정기(25)에 의해 구해진 최신의 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇, b1(k)햇)를 사용한다.
그리고, 슬라이딩 모드 제어기(27)는 상기 식 (24), (26), (27)에 의해 각각 구해지는 등가제어입력(ueq), 도달칙입력(urch) 및 적응칙입력(uadp)의 총계를 대상배기계(E)에 부여할 상기 SLD 조작입력(usl)으로서 구한다(상기 식(17)을 참조). 또, 이 경우에 있어서, 상기 식 (24), (26), (27) 중에 사용되는 상기 계수(s1, s2, F, G)의 설정조건은 상술한 바와 같다.
이것이 본 실시형태에 있어서, 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의해 대상배기계(E)에 부여할 SLD 조작입력(usl(=목표스캐터링 공연비 kcmd))을 제어사이클별로 결정하기 위한 기본적인 연산처리(알고리즘)이다. 이같이해서 SLD 조작입력(usl)을 결정함으로써 그 SLD 조작입력(usl)은 O2센서(6)의 추정스캐터링출력(VO2)바를 「0」으로 수속하도록 (결과적으로는 O2센서(6)의 출력(VO2)을 목표값(VO2/TARGET)으로 수속하도록) 결정된다.
그런데, 본 실시형태에 있어서의 슬라이딩 모드 제어기(27)는 최종적으로는 상기 목표공연비(KCMD)를 제어사이클별로 순서대로 구하는 것이지만 상기와 같이 구해지는 SLD 조작입력(usl)은 LAF센서(5)에서 검출되는 배가스의 공연비와 상기 기준값(FLAF/BASE)과의 스캐터링의 목표값, 즉 상기 목표스캐터링 공연비(kcmd)이다. 때문에, 슬라이딩 모드 제어기(27)는 최종적으로는 다음 식 (28)과 같이 제어사이클별로 상기와 같이 구한 SLD조작입력(usl)에 상기 기준값(FLAF/BASE)을 가산함으로써 목표공연비(KCMD)를 결정한다.
(28)
이상이 본 실시형태에서 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의해 목표공연비(KCMD)를 결정하기 위한 기본적 알고리즘이다.
또, 본 실시형태에서는 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의한 적응 슬라이딩 모드 제어 처리의 안정성을 판별해서 상기 SLD 조작입력(usl)의 값을 제한하거나 하지만 이에 대해서는 후술한다.
다음에, 상기 촉매열화판별처리기(28)를 설명한다. 또, 그 촉매열화 판별 처리기(28)의 상세한 처리내용에 대해서는 후술하기로 하고, 여기서는 촉매열화 판별처리기(28)에 의한 촉매장치(3)의 열화상태 판별의 기본적 개요를 설명한다.
본 발명자 등의 각종 검토에 의하면, 상기 동정기(25)로 산출하는 상기 동정게인계수(a1햇, a2햇, b2햇)의 값은 각각 촉매장치(3)의 열화상태와의 사이에 특징적 상관관계를 갖는다.
예를들어, 동정게인계수(a1햇)의 값은 도 5a의 점묘 부분 표시와 같이, 기본적으로는 촉매장치(3)의 열화진행에 따라 단조적으로 증가해가는 경향이 있다.
또, 동정게인계수(a2햇)의 값은 도 5b의 점묘 부분 표시와 같이, 기본적으로는 촉매장치(3)의 열화진행에 따라 단조적으로 감소해 가는 경향이 있다.
또, 동정게인계수(b1햇)의 값은 도 5c의 점묘 부분과 같이 기본적으로는 촉매장치(3)의 열화가 어느 정도 진행하기 까지는 그 열화진행에 따라 증가해가고, 그 후는 열화진행에 따라 동정게인계수(b1햇)의 값이 감소해가는 경향이 있다.
또, 상기 배기계 모델을 표시하는 상기 식 (1)의 우변의 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)에 대응하는 각항의 극성(정부)을 본 실시형태와 반대로 해서 배기계 모델을 구축할 경우는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값의 촉매장치(3)의 열화진행에 따른 증감경향은 상기와 역이된다.
이와 같이 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값은 촉매장치(3)의 열화상태와의 사이에 특징적 상관성을 갖는 경향이 있으므로 그들의 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값의 데이터에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태 판별이 가능해진다. 이것이 본 실시형태에 있어서 촉매장치(3)의 열화상태 판별의 기본적 사고방식이다.
그런데, 촉매장치(3)의 열화진행에 따른 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값 변화의 상기와 같은 경향은 기본적 경향이고, 상기 동정기(25)에 의해 순서대로산출되는 실제의 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값은 일반적으로는 촉매장치(3)의 열화상태가 동일하다 해도 외란 등의 영향으로 어느 정도의 스캐터링이 생긴다.
또, 실제의 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값은 그것을 산출할 때에 있어서의 엔진(1)의 배가스유량(촉매장치(3)를 흐르는 배가스 유량)의 영향도 다소 받는다.
즉, 촉매장치(3)의 어느 열화상태에 있어서, 엔진(1)의 배가스의 유량을 변화시키면서 동정기(25)에 의해 각동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 순서대로 산출했을 때, 예를들어, 동정게인계수(a1햇)의 값의 데이터는 도 6의 점묘를 부기한 범위로 표시되는 분포를 가지며, 그 값의 크기가 배가스의 각 유량에 있어서 스캐터링을 가짐과 동시에, 배가스의 유량에 따라서도 변화하는 경향이 있다. 이 사실은 타동정게인계수(a2햇, b1햇)에 대해도 동일하다.
또, 동정게인계수(a1햇)의 값은 배가스 유량이 클수록 커지는 경향이 있고, 또, 동정게인계수(a2햇)의 값은 배가스의 유량이 클수록 작아지는 경향이 있다. 또, 동정게인계수(b1햇)의 값은 배가스 유량이 클수록 커지는 경향이 있다.
이같은 점을 고려해서 본 실시형태에서는, 상기 촉매열화판별처리기(28)는 동정기(25)에 의해 순서대로 산출되는 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇) 값의 데이터에 대해서 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇) 마다 각각 별도로 순서대로형 최소 제곱법에 의한 필터링 처리(통계처리)를 실시함으로써 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 데이터의 최소 제곱중심값을 구한다. 그리고, 이 최소 제곱 중심값을 구함에 있어서는, 엔진(1) 운전에 의해 촉매장치(3)가 흐르는 배가스의 유량을 예를들어, 도 6과 같이 고유량역(배가스 유량이 비교적 큰영역)과 중유량역(배가스 유량이 중정도인 영역)으로 분류해 두고, 그 배가스의 각 유량마다 각각 별도로, 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 데이터의 최소 제곱 중심값을 구한다.
환언하면, 본 실시형태는 촉매장치(3)에 흐르는 배가스 유량이 고유량역의 유량인 유량상태에 있어서 동정기(25)에 의해 순서대로 산출되는 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값의 데이터에 대해서 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇) 마다 각각 별도로 그 데이터의 최소 제곱 중심값을 구함과 동시에, 촉매장치(3)에 흐르는 배가스 유량이 중유량역의 유량인 상태에 있어서 동정기(25)에 의해 순서대로산출되는 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값의 데이터에 대해도 상기와 같이 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇) 마다 각각 별도로 최소 제곱 중심값을 구한다.
그리고, 본 실시형태는 상기 촉매열화판별 처리기(28)는 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇) 마다 각 유량역에 대응해서 구한 상기 최소 제곱 중심값을 열화판별용 데이터로서 사용해서 촉매장치(3)의 열화상태를 실제로 판별한다.
이하의 설명에 있어서, 동정게인계수(a1햇)에 관해서 배가스의 고유량역 및 중유량역에서 구하는 열화판별용 데이터(최소 제곱 중심값)에 각각 참조부호 A1/H, A1/M을 붙이고, a2햇에 관해서 배가스의 고유량역 및 중유량역에서 구하는 열화판별용 데이터(최소 제곱 중심값)에 각각 참조부호 A2/H, A2/M을 부기한다. 또, b1햇에 관해서 배가스의 고유량역 및 중유량역에서 구하는 열화판별용 데이터(최소 제곱 중심값)에 각각 참조부호 B1/H, B1/M을 부기한다.
이들 열화판별용 데이터 A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M의 구체적 산출수법은 후술하지만, 그 열화판별용 데이터 A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M는 촉매장치(3)의 열화상태에 대해서 더 현저한 상관성을 갖는다.
즉, 동게인계수(a1햇)에 관한 열화판별용 데이터 A1/H 또는 A1/M의 값은 촉매장치(3)의 열화정도(열화상태)와의 사이에 도 5a의 곡선표시와 같은 상관성을 가지고, 동정게인계수(a1햇)의 값에 관한 상기와 같은 경향(도 5a의 점묘 부분 참조)을 현저히 나타내게 된다.
또, 도 5a에서는 촉매장치(3)의 열화정도에 대한 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M)의 변화특성을 편의상 공통곡선으로 표현하고 있으나 동정게인계수(a1햇)의 값은 상기와 같이 그 가스유량이 클수록 커지는 경향이 있으므로 고유량역에 대응하는 열화판별용 데이터 A1/H의 값은 실제는 촉매장치(3)의 각 열화정도에 있어서 중유량역에 대응하는 열화판별용 데이터 A1/M의 값 보다 약간 커진다.
동일하게, 동정게인계수(a2햇)에 관한 열화판별용 데이터(A2/H 또는 A2/M)의 값은 촉매장치(3)의 열화정도와의 사이에 도 5b의 곡선으로 표시된 바와 같은 상관성을 가지며, 동정게인계수(a2햇)의 값에 관한 상기와 같은 경향(도 5b의 점묘 부분 참조)을 현저히 나타내게 된다.
또, 도 5a의 경우와 같이, 도 5b에도 열화판별용 데이터(A2/H, A2/M)의 변화특성을 편의상 공통의 곡선으로 표현하고 있으나 동정게인계수(a2햇)의 값은 상기와 같이 배가스의 유량이 클수록 작아지는 경향이 있으므로 고유량역에 대응하는 열화판별용 데이터(A2/H)의 값은 실제로는 촉매장치(3)의 각 열화정도에 있어서, 중유량역에 대응하는 열화판별용 데이터(A2/M) 값 보다 약간 작아진다.
또한, 동정게인계수(b1햇)에 관한 열화판별용 데이터(B1/H 또는 B1/M)의 값은 촉매장치(3)의 열화정도와의 사이에 도 5c에 곡선표시와 같은 상관성을 가지고, 동정게인계수(b1햇)의 값에 관한 상기와 같은 경향(도 5c의 점묘 부분 참조)을 현저히 나타내게 된다.
또, 도 5c에서도 촉매장치(3)의 열화정도에 대한 열화판별용 데이터(b1/H, b1/M)의 변화특성을 편의상 공통의 곡선으로 표현하고 있으나 동정게인계수(b1햇)의 값은 상기와 같이 배가스 유량이 클수록 커지는 경향이 있으므로 고유량역에 대응하는 열화판별용 데이터(b1/H) 값은 실제로는 중유량역에 대응하는 열화판별용 데이터(b1/M)의 값보다 약간 커진다.
이와같이, 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)는 촉매장치(3)의 열화상태(열화정도)에 대해서 현저한 특징적 상관성을 갖는다.
상기 촉매열화 판별처리기(28)는 이같은 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/M, B2/M)를 사용해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하는 것이다.
이것이 촉매열화 판별처리기(28)에 의한 촉매장치(3)의 열화상태 판별처리의 개요이다.
또, 구체적 판별수법은 후술하고, 본 실시형태에서는 촉매장치(3)의 열화상태를 도 5에 도시하는 바와 같이 레벨 0∼3의 열화정도로 분류해서 판별한다. 이 경우, 열화정도의 레벨(이하, 열화레벨이라함)은 그 값이 클수록 열화가 진행하고 있음을 의미한다.
다음에, 상기 기관측 제어유닛(7b)의 대국적 피드백 제어부(15), 특히 상기 적응제어기(18)를 다시 설명한다.
상기 도 1을 참조해서 대국적 피드백 제어부(15)는 상기와 같이 LAF센서(5)의 출력(KACT; 공연비 검출값)을 목표공연비(KCMD)에 수속되도록 피드백 제어를 행하는 것이지만, 이때, 이같은 피드백 제어를 주지의 PID 제어만 행하게하면, 엔진(1)의 운전상태 변화나 경년적 특성변화 등, 동적인 거동변화에 대해서 안정된 제어성을 확보하기 곤란하다.
상기 적응제어기(18)는 상기와 같은 엔진(1)의 동적인 거동변화를 보상한 피드백 제어를 가능케하는 점화식 형식의 제어기로서, I.D. 란다우 등에 의해 제창되고 있는 파라미터 조정칙을 사용해서 도 7과 같이 복수의 적응파라미터를 설정하는 파라미터 조정부(30)와, 설정된 적응파라미터를 사용해서 상기 피드백 조작량(KSTR)을 산출하는 조작량 산출부(31)에 의해 구성되어 있다.
여기서, 파라미터조정부(30)에 대해서 설명하면, 란다우 등의 조정칙에는 이산계 제어대상의 전달함수 B(Z-1)/A(Z-1)의 분모분자의 다항식을 일반적으로 하기 식(29), (30)과 같이 놓을 때, 파라미터조정부(30)가 설정하는 적응파라미터 θ햇(j)(j는 제어사이클의 번수를 표시)은 식 (31)과 같이 벡터(전치벡터)로 표시된다. 또, 파라미터조정부(30)로의 입력(ζ(j))은 식 (32)와 같이 표현된다. 이 경우, 본 실시형태에서는 대국적 피드백 제어부(15)의 제어대상인 엔진(1)이 일차계로 3제어사이클만큼의 낭비시간(dp; 엔진(1)의 연소사이클의 3사이클만큼의 시간)을 갖는 플랜트라 생각하고, 식 (29)∼식(32)에서 m=n-1, dp=3으로 하고, 설정하는 적응파라미터는 so, r1, r2, r3, bo의 5개로 하였다(도 7참조). 또, 식 (32)의 상단식 및 중단식에 있어서의 us, ys는 각각 제어대상으로의 입력(조작량) 및 제어대상의 출력(제어량)을 일반적으로 표현한 것이지만, 본 실시형태에서는 상기 입력을 피드백조작량(KSTR), 제어대상(엔진1) 출력을 상기 LAF센서(5)의 출력(KACT; 공연비 검출값)으로 하고, 파라미터 조정부(30)로의 입력(ζ(j))를 식 (32)의 하단식에 의해 표시한다(도 7참조).
(29)
(30)
(31)
(32)
여기서, 상기 식 (31)에 표시된 적응파라미터 θ햇은 적응제어기(18)의 게인을 결정하는 스칼라량 요소 b0햇-1(Z-1, j), 조작량을 사용하에 표현되는 제어요소 BR햇(Z-1, j) 및 제어량을 사용해서 표현되는 제어요소 S(Z-1, j)로 되고, 각각 다음 식 (33)∼(35)에 의해 표현된다(도 7의 조작량 산출부(31)의 블록도 참조).
(33)
(34)
(35)
파라미터조정부(30)는 이들 스칼라량 요소나 제어요소의 각 계수를 설정해서 그것을 식 (31)로 표시하는 적응파라미터(θ햇)로 조작량산출부(31)에 부여하는 것으로, 현재부터 과거에 걸친 피드백 조작량(KSTR)의 시계열데이터와 LAF센서(5)의 출력(KACT)을 사용해서 그 출력(KACT)이 상기 목표공연비(KCMD)에 일치하도록 적응파라미터(θ햇)를 산출한다.
이 경우, 구체적으로는 적응파라미터(θ햇)은 다음 식(36)으로 산출한다.
(36)
동식(36)에 있어서, 「(j)는 적응파라미터(θ햇)의 설정속도를 결정하는 게인행렬(이 행렬의 차수는 m+n+dp), e별표(j)는 적응파라미터(θ햇)의 추정온차를 나타내는 것으로, 각각 식 (37), (38)과 같은 점화식으로 표시된다.
(37)
(38)
여기서 식 (38)중의 「D(Z-1)」는 수속성을 조정하기 위한 점근(漸近) 안정된 다항식으로 본 실시형태에서는 D(Z-1)=1로 하고 있다.
또, 식 (37)의 λ1(j), λ2(j)의 선택방법에 의해 점감 게인알고리즘, 가변게인알고리즘, 고정트레이스알고리즘, 고정게인알고리즘 등의 각종 구체적 알고리즘이 얻어진다. 엔진(1)의 연료분사 또는 공연비 등의 시변플랜트에서는 점감게인알고리즘, 가변게인알고리즘, 고정게인알고리즘, 및 고정트레이스알고리즘의 어느 것이나 적합하다.
상기와 같이 파라미터조정부(30)에 의해 설정되는 적응파라미터 θ햇(so, r1, r2, r3, bo)과 상기 배기측 주연산처리부(13)에 의해 결정되는 목표공연비(KCMD)를 사용해서 조작량 산출부(31)는 다음 식(39)의 점화식에 의해 피드백 조작량(KSTR)을 구한다. 도 7의 조작량 산출부(31)는 동 식(39)의 연산을 브록도로 표시한 것이다.
(39)
또, 식 (39)에 의해 구해지는 피드백 조작량(KSTR)은 LAF센서(5)의 출력(KACT)이 목표공연비(KCMD)에 일치하는 상태에 있어서 「목표공연비(KCMD)」가 된다. 때문에, 상기와 같이 피드백 조작량(KSTR)을 나눗셈 처리부(19)에 의해 목표공연비(KCMD)로 나눔으로써 상기 피드백 보정계수(KFB)로서 사용할 수 있다. 피드백 조작량(kstr)을 구하도록 하고 있다.
이와같이 구축된 적응제어기(18)는 상기와 같이 분명하듯이, 제어대상인 엔진(1)의 동적인 거동변화를 고려한 점화식 형식의 제어기로, 환언하면 엔진(1)의 동적인 거동변화를 보상하기 위해서 점화식 형식으로 기술된 제어기이다. 그리고, 더 상세하게는 점화식 형식의 적응파라미터 조정기구를 구비한 제어기라 정의할 수 있다.
또, 이 종류의 점화식 형식의 제어기는 소위 최적 레귤레이터를 사용해서 구축하는 경우도 있으나, 이 경우는 일반적으로는 파라미터 조정기구는 구비되어 있지 않고, 엔진(1)의 동적인 거동변화를 보상하는데에는 상기와 같이 구성된 적응제어기(18)가 적합하다.
이상이 본 실시형태에서 채용한 적응제어기(18)의 상세이다.
또, 적응제어기(18)와 함께 대국적 피드백 제어부(15)에 구비한 PID 제어기(17)는 일반 PID 제어와 같이 LAF센서(5)의 출력(KACT)과, 그 목표공연비(KCMD)와의 스캐터링에서 비례항(P항), 적분항(I항) 및 미분항(D항)을 산출하고, 그들 각항의 총합을 피드백 조작량(KLAF)으로서 산출한다. 이 경우, 본 실시형태에서는 적분항(I항)의 초기값을 "1"로 함으로써 LAF센서(5)의 출력(KACT)이 목표공연비(KCMD)에 일치하는 상태에 있어서, 피드백 조작량(KLAF)이 "1"이 되게해서 그 피드백 조작량(KLAF)를 그대로 연료분사량을 보정하기 위한 상기 피드백 보정계수(KFB)로서 사용할 수 있도록 하고 있다. 또, 비례항, 적분항 및 미분항의 게인은 엔진(1) 회전수와 흡기압으로부터 미리 정해진 맵을 사용해서 결정된다.
또, 대국적 피드백 제어부(15)의 상기 전환부(20)는 엔진(1)의 냉각수온의 저온시나 고속회전운전시, 흡기압의 저압시 등, 엔진(1) 연료가 불안정한 것이 되기 쉬울 경우, 또는 목표공연비(KCMD)의 변화가 클때나 공연비의 피드백 제어의 개시직후 등, 이에 따른 LAF센서(6)의 출력(KACT)이 그 LAF센서(5)의 응답지연 등에 의해 신뢰성이 결핍될 경우 또는 엔진(1)의 이상적인운전시와 같이 엔진(1) 운전상태가 극히 안정되어 있어 적응제어기(18)에 의한 고게인제어를 필요로 하지 않을 경우는 PID제어기(17)에 의해 구해지는 피드백 조작량(KLAF)을, 연료분사량을 보정하기 위한 피드백 보정량수(KFB)로서 출력한다. 그리고, 상기와 같은 경우 이외의 상태로, 적응제어기(18)에 의해 구해지는 피드백조작량(KSTR)을, 목표공연비(KCMD)로 나누어서 나온 피드백 조작량(kstr)을 연료분사량을 보정하기 위한 피드백 보정계수(KFB)로서 출력한다. 이것은 적응제어기(18)가 고게인제어이고, LAF센서(5)의 출력(KACT)을 급속히 목표공연비(KCMD)로 수속시키도록 기능하기 때문에 상기와 같이 엔진(1) 연소가 불안정해지거나 LAF센서(5)의 출력(KACT) 신뢰성에 결핍될 경우, 적응제어기(18)의 피드백 조작량(KSTR)을 사용하면 오히려 공연비 제어가 불안정해질 염려가 있기 때문이다.
이같은 전환부(20) 작동은 예를들어, 특개평 8-105345호 공보에 본 출원인이 상세히 개시하고 있으므로 여기서는 새로운 설명을 생략한다.
다음에, 본 실시형태의 장치의 작동의 상세를 설명한다.
여기서 우선, 제어유닛(7)이 행하는 처리의 제어사이클에 대해서 설명해 둔다. 상기 엔진(1)의 공연비 제어는 그 엔진(1) 회전수에 동기시킬 필요가 있고, 이 때문에 본 실시형태에서는 기관측 제어유닛(7b)에 의한 처리는 엔진(1)의 크랭크 각 주기(소위 TDC)에 동기한 제어사이클로 행하도록 하고 있다. 또, 이 경우, LAF센서(5)나 O2센서(6) 등의 각종센서의 출력데이터 판독도 크랭크 각주기(소위 TDC)에 동기한 제어사이클로 행하게 하고 있다.
한편, 상기 배기측 제어유닛(7a)에 있어서의 목표공연비(KCMD)의 산출처리 및 촉매장치(3)의 열화상태 판별처리는 촉매장치(3)에 있는 낭비시간이나 연산부하 등을 고려하면 일정주기의 제어사이클로 행하는 것이 바람직하다. 때문에, 본 실시형태에서는 배기제어유닛(7a)에 있어서의 처리는 일정주기(예를들어, 30∼100ms)의 제어사이클로 행하게 하고 있다.
또, 이 일정주기는 제어대상인 촉매장치(3) 종류나 반응속도, 용적 등에 따라 결정하면 된다. 또, 본 실시형태에서는 상기 일정주기의 시간간격은 일반적 운전상태(엔진회전수)에 있어서 상기 크랭크 각 주기(TDC)의 시간간격 보다 크게 설정되어 있다.
이상의 것을 전제로 해서 우선 도 8의 흐름도를 참조해서 상기 기관측 제어유닛(7b)에 의한 엔진(1) 공연비의 제어를 위한 엔진(1)의 각 기통별 출력연료 분사량(#nTout(n=1, 2, 3, 4)의 산출처리에 대해서 설명한다. 기관측 제어유닛(7b)은 각 기통별 출력연료분사량(#nTout)의 산출처리를 엔진(1)의 크랭크 각 주기와 동기한 제어사이클로 다음과 같이 행한다.
기관측 제어유닛(7b)은 우선 상기 LAF센서(5) 및 O2센서(6)를 포함한 각종센서 출력을 판독한다(STEPa). 이 경우, LAF센서(5)의 출력(KACT) 및 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)은 각각 과거에 얻은 것을 포함해서 시계열적으로 도시하지 않은 메모리에 기억유지된다.
이어서, 기본연료분사량 산출부(8)에 의해 상기와 같이 엔진(1) 회전수(NE) 및 흡기압(PB)에 대응한 연료분사량을 드로틀밸브의 유효개구면적에 따라 보정해서 나온 기본연료분사량(Tim)이 구해지고(STEPb), 또한, 제 1 보정계수 산출부(9)에 의해 엔진(1)의 냉각수온이나 캐니스터의 퍼지량 등에 따른 제 1 보정계수(KTOTAL)가 산출된다(STEPc).
이어서, 기관측 제어유닛(7b)은 배기측 주연산처리부(13)에서 생성되는 목표공연비(KCMD)를 사용할지 여부(여기서는 배기측 주연산처리부(13)의 ON/OFF라 함)의 판별처리를 행해서 배기측 주연산 처리부(13)의 ON/OFF를 규정하는 플래그(f/prism/on)의 값을 설정한다(STEPd). 또한 플래그(f/prism/on)의 값은 그것이 「0」일 때, 배기측 주연산처리부(13)에서 생성되는 목표공연비(KCMD)를 사용하지 않는 것(OFF)을 의미하고, 「1」일 때, 배기측 주연산처리부(13)로 생성되는 목표공연비(KCMD)를 사용할 것(ON)을 의미한다.
상기 판별처리는 O2센서(6) 및 LAF센서(5)가 활성상태나 엔진(1)의 운전상태 등이 판단되고, 이들이 소요조건을 만족한 경우에는 배기측 주연산처리부(13)로 생성되는 목표공연비(KCMD)를 엔진(1)의 연료공급 제어에 사용하고자 플래그(f/prism/on)의 값이 「1」로 세트된다. 또, 상기 소요조건이 만족되지 않을 경우(예를들어, O2센서(6) 또는 LAF센서(5)가 충분히 활성화되지 않은 상태나 엔진(1)의 퓨얼 커트 중 등)에는 플래그(f/prism/on)의 값이 「0」으로 세트된다. 이 경우, 기본적으로는 엔진(1)의 통상적 운전중은 플래그(f/prism/on)의 값이 「1」로 세트된다.
상기와 같이 플래그(f/prism/on)의 값을 설정한 후, 기관측제어유닛(7b)은 플래그(f/prism/on)의 값을 판단하고 (STEPe), f/prism/on=1일 경우는 배기 주연산처리부(13)로 생성된 최신의 목표공연비(KCMD)를 판독한다(STEPf). 또, f/prism/on=0일 경우는 목표공연비(KCMD)를 소정값으로 설정한다(STEPg). 이 경우, 목표공연비(KCMD)로 설정하는 소정값은 예를들어, 엔진(1) 회전수(NE)나 흡기압(PB)에서 예정된 맵 등을 사용해서 결정한다.
이어서, 기관측 제어유닛(7b)은 상기 국소적 피드백 제어부(16)에 있어서, 상기와 같이 옵저버(21)에 의해 LAF센서(5)의 출력(KACT)에서 추정한 각 기통별의 실공연비(#nA/F)에 기초해서 PID제어기(22)에 의해 각 기통별 스캐터링을 해소하도록 피드백 보정계수(#nKLAF)를 산출하고(STEPh), 또한 대국적 피드백 제어부(15)에 의해 피드백 보정계수(KFB)를 산출한다(STEPi).
이 경우, 대국적 피드백 제어부(15)는 상기와 같이 PID제어기(17)에 의해 구해지는 피드백 조작량(KLAF)과 적응제어기(18)에 의해 구해지는 피드백 조작량(KSTR)을 목표공연비(KCMD)로 나눗셈해서 되는 피드백 조작량(kstr)으로 전환부(20)에 의해 엔진(1) 운전상태 등에 따라 어느 한쪽의 피드백 조작량(KLAF 또는 kstr)을 선택하고(통상적으로는 적응 제어기(18)측 피드백 조작량(kstr)을 선택한다), 그것을 연료분사량을 보정하기 위한 피드백 보정량수(KFB)로서 출력한다
또, 피드백 보정계수(KFB)를 PID제어기(17)측 피드백 조작량(KLAF)에서 적응제어기(18)측 피드백 조작량(kstr)으로 전환할 때에는 그 보정계수(KFB)의 급변을 회피하기 위해서 적응제어기(18)는 그 전환시의 제어사이클에 한해서, 보정계수(KFB)를 전회의 보정계수(KFB(=KLAF))로 유지하도록 피드백 조작량(KSTR)을 구한다. 동일하게 보정계수(KFB)를 적응제어기(18)측 피드백 조작량(kstr)에서 PID제어기(17)측의 피드백조작량(KLAF)으로 전환할 때에는, PID제어기(17)는 자체가 전회의 제어사이클로 구한 피드백 조작량(KLAF)이 전회의 보정계수(KFB(=kstr))였던 것으로해서 금회의 보정계수(KLAF)를 산출한다.
상기와 같이 피드백 보정계수(KFB)가 산출된 후, 다시 상기 STEPf 또는 STEPg에서 결정된 목표공연비(KCMD)에 따른 제 2 보정계수(KCMDM)가 제 2 보정계수 산출부(10)에 의해 산출된다(STEPj).
이어서, 기관측 제어유닛(7b)은 상기와 같이 구한 기본연료분사량(Tim)으로, 제 1 보정계수(KTOTAL), 제 2 보정계수(KCMDM), 피드백 보정계수(KFB) 및 각 기통별 피드백 보정계수(#nKLAF)를 곱셈함으로써 각 기통별 출력연료분사량(#nTout)을 구한다(STEPk). 그리고, 이 각 기통별 출력연료분사량(#nTout)이 부착 보정부(23)에 의해 엔진(1)의 흡기관 벽면 부착을 고려한 보정을 실시한 후 (STEPm) 엔진(1)의 도시않는 연료분사장치에 출력된다(STEPn).
그리고, 엔진(1)에 있어서는 각 기통별 출력연료분사량(#nTout)에 따라 각 기통으로의 연료분사가 행해진다.
이상과 같은 각 기통별 출력연료분사량(#nTout)의 산출 및 그것에 따른 엔진(1)으로의 연료분사가 엔진(1)의 크랭크 각 주기에 동기한 사이클 타임으로 순서대로 행해지고, 이에 따라 LAF센서(5)의 출력(KACT; 공연비 검출값)이 목표공연비(KCMD)로 수속하도록 엔진(1)의 공연비가 제어된다. 이 경우, 특히 피드백 보정계수(KFB)로서 적응제어기(18)측 피드백 조작량(kstr)을 사용하고 있는 상태에서는 엔진(1) 운전상태 변화나 특성변화 등의 거동변화에 대해서 높은 안정성을 가지고 LAF센서(5)의 출력(KACT)이 신속히 목표공연비(KCMD)로 수속제어된다. 또 엔진(1)이 갖는 응답지연의 영향도 적정하게 보상된다.
한편, 상기와 같은 엔진(1) 제어와 병행해서 상기 배기측 주연산 처리부(13)는 일정주기의 제어사이클로 도 9의 흐름도 표시의 메인루틴처리를 행한다.
즉, 도 9의 흐름도를 참조해서 배기측 주연산 처리부(13)는 우선 자신의 연산처리(상기 동정기(25), 추정기(26), 슬라이딩 모드 제어기(27) 및 촉매열화판별처리기(28)의 연산처리)를 실행할지 여부의 판별처리를 행해서 그 실행 가부를 규정하는 플래그(f/prism/cal)의 값을 설정한다(STEP1). 또, 플래그(f/prism/cal)의 값은 그것이 「0」일 때, 배기측 주연산 처리부(13)에 있어서의 연산처리를 행하지 않는 것을 뜻하고, 「1」일 때, 배기측 주연산 처리부(13)에 있어서의 연산처리를 행하는 것을 뜻한다.
상기 판별처리는 도 10의 흐름도 표시와 같이 행해진다.
즉, O2센서(6) 및 LAF센서(5)가 활성화하고 있는지 여부의 판별이 행해지고(SFEP 1-1, 1-2), 어느 하나가 활성화되어 있지 않을 경우는 배기측 주연산 처리부(13)의 연산처리에 사용되는 O2센서(6) 및 LAF센서(5)의 검출데이터를 정도좋게 얻을 수 없기 때문에 플래그(f/prism/cal)의 값을 「0」으로 세트한다(STEP 1-6). 또한 이때, 동정기(25)의 후술하는 초기화를 행하기 위해서 그 초기화를 행할지 여부를 규정하는 플래그(f/id/reset)의 값을 「1」로 세트한다(STEP1-7). 여기서 플래그(f/id/reset) 값은 그것이 「1」일때 초기화를 행함을 뜻하고 「0」일때 초기화를 행하지 않음을 뜻한다.
또, 엔진(1)의 린운전중(희박연소운전)인지 여부(STEP1-3) 및 엔진(1) 시동직후의 촉매장치(3)의 조기활성화를 도모하기 위해서 엔진(1) 점화시기가 지연쪽 으로 제어되어 있는지 여부의(STEP1-4) 판별이 행해진다. 이들의 어느 한 조건이 성립될 경우는 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)을 목표값(VO2/TARGET)으로 정정되는 목표공연비(KCMD)를 산출해도 그것을 엔진(1)의 연료제어에 사용하는 일은 없으므로 플래그(f/prism/cal)의 값을 「0」으로 세트하고 (STEP1-6), 다시 동정기(25)의 초기화를 행하기 위해서 플래그(f/id/reset)의 값을 「1」로 세트한다(STEP1-7).
도 9로 돌아가서, 상기와 같은 판별처리를 행한 후, 배기측 주연산 처리부(13)는 다시 동정기(25)에 의한 상기 게인계수(a1, a2, b1)의 동정(갱신) 처리를 실행할지 여부의 판별처리를 행해서, 그 실행 가부를 규정하는 플래그(f/id/cal)의 값을 설정한다(STEP2). 또, 플래그(f/id/cal)의 값은 그것이 「0」일 때 동정기(25)에 의한 상기 게인계수(a1, a2, b1)의 동정(갱신) 처리를 행하지 않음을 뜻하고, 「1」일 때 동정(갱신)처리를 행함을 뜻한다.
이 STEP2의 판별처리는 도 11의 흐름도 표시와 같이 행한다.
즉, 엔진(1)의 스로틀밸브가 전개인지 여부(STEP2-1), 및 엔진(1)으로의 연료공급 정지중인지 여부(STEP2-2)의 판별이 행해진다. 이들의 어느 조건이 성립된 경우는 상기 게인계수(a1, a2, b1)를 적정하게 동정하기 곤란하므로 플래그(f/id/cal)의 값을 「0」으로 세트한다(STEP2-4). 그리고, STEP2-1, 2-2의 어느 조건도 성립되지 않을 경우는 동정기(25)에 의한 상기 게인계수(a1, a2, b1)의 동정(갱신) 처리를 실행하고자 플래그(f/id/cal)의 값을 「1」로 세트한다(STEP2-3).
도 9로 돌아가서, 배기측 주연산 처리부(13)는 다음에 상기 감산처리부(11, 12)에서 각각 최신의 상기 스캐터링출력(kact(k)(=KACT-FLAF/BASE) 및 VO2(k)(=VO2/OUT-VO2/TARGET))을 취득한다(STEP3). 이 경우, 감산 처리부(11, 12)는 상기 도 8의 STEPa에 있어서 취입되어 도시하지 않는 메모리에 기억된 LAF센서(5)의 출력(KACT) 및 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)의 시계열데이터 중에서 최신의 것을 선택해서 상기 스캐터링출력(kact(k) 및 VO2(k))를 산출해서 그것을 배기측 주연산 처리부(13)에 부여한다. 그리고, 그 배기측 주연산 처리부(13)에 부여된 스캐터링출력(kact(k) 및 VO2(k))은 그 배기측 주연산 처리부(13)내에 있어서, 과거에 부여된 것을 포함해서 시계열적으로 도시하지 않은 메모리에 기억유지된다.
이어서, 배기측 주연산 처리부(13)는 상기 STEP1로 설정된 플래그(f/prism/cal)의 값을 판단하고(STEP4), f/prism/cal=0일 경우 즉, 배기측 주연산 처리부(13)의 연산처리를 행하지 않을 경우는 슬라이딩 모드 제어기(27)로 구하는 상기 대상배기계(E)로의 SLD 조작입력(usl(목표 스캐터링공연비(kcmd))을 강제적으로 소정값으로 설정한다(STEP13). 이 경우, 그 소정값은 예를들어, 미리 정한 고정치(예를들어,「0」) 또는 전회의 제어사이클로 결정한 SLD 조작입력(usl)의 값으로 한다. 또, 이와 같이 SLD 조작입력(usl)을 소정값으로 할 경우에 있어서, 배기측 주연산 처리부(13)는 그 소정값 SLD 조작입력(usl)에 상기 기준값(FLAF/BASE)을 가산함으로써 금회의 제어사이클에 있어서의 목표공연비(KCMD)를 결정하고 (STEP14) 금회의 제어사이클 처리를 종료한다.
한편, STEP4의 판단으로 f/prism/cal=1일 경우, 즉, 배기측 주연산 처리부(13)의 연산처리를 행할 경우는 배기측 주연산 처리부(13)는 우선 상기 동정기(25)에 의한 연산처리를 행한다(STEP5).
이 동정기(25)에 의한 연산처리는 도 12의 흐름도 표시와 같이 행한다.
즉, 동정기(25)는 우선 상기 STEP2에서 설정된 플래그(f/id/cal)의 값을 판단한다(STEP5-1). 이때, f/id/cal=0이면 상기와 같이 동정기(25)에 의한 게인계수(a1, a2, b1)의 동정처리를 행하지 않으므로, 즉시 도 9의 메인루틴으로 복귀한다.
한편, f/id/cal=1이면 동정기(25)는 다시 그 동정기(25)의 초기화에 관한 상기 플래그(f/id/reset)의 값(이것은 상기 STEP1로 그 값이 설정된다)을 판단하고 (STEP5-2), f/id/reset=1일 경우는 동정기(25)의 초기화를 행한다(STEP5-3). 이 초기화에서 상기 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 각 값이 예정된 초기값으로 설정되고 (식 (4)의 동정게인 계수 벡터Θ의 초기화), 또 상기 식 (9)의 행렬 P(대각행렬)의 각 성분이 예정된 초기값으로 설정된다. 또한, 플래그(f/id/reset)의 값은 「0」으로 세트된다.
이어서, 동정기(25)는 현재의 동정게인계수(a1(k-1)햇, a2(k-1)햇, b1(k-1)햇)를 사용해서 표시되는 배기계 모델(상기 식(3)참조)의 출력인 상기 동정스캐터링출력(VO2(k)햇)을 상기 STEP3에서 제어사이클별로 취득되는 스캐터링출력(VO2 및 kact)의 과거의 데이터(VO2(k-1), VO2(k-2), kact(k-d-1)와 상기 동정게인계수(a1(k-1)햇, a2(k-1)햇, b1(k-1)햇)의 값을 사용해서 상기 식(3) 또는 이와 등가의 상기 식 (6)에 의해 산출한다(STEP5-4)
또한, 동정기(25)는 새로운 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 결정할 때 사용하는 상기 벡터(Kθ(k))를 식 (9)에 의해 산출한 후(STEP5-5) 이하에 설명하는 동정기(25)의 메니지먼트 처리를 행한다(STEP5-6).
즉, 상기 배기계 모델의 게인계수(a1, a2, b1)를 순서대로동정할 경우, 그 동정처리를 대상배기계(E)의 특정거동상태로 행하는 것이 바람직하다. 예를들어, O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)(산소농도 검출값)에 의해 파악되는 공연비가 리치측에서 린측으로 변화되는 대상배기계(E)의 거동상태로 게인계수(a1, a2, b1)를 동정처리를 행할 경우 보다 상기 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 대상배기계(E)의 거동상태로 게인계수(a1, a2, b1)를 동정처리를 행하는 쪽이 목표공연비(KCMD) 산출이나 촉매장치(3)의 열화상태의 판별처리를 행하는 데 적정한 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)가 얻어진다.
이 때문에, 본 실시형태는 게인계수(a1, a2, b1)의 동정처리(더 정확하게는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값의 갱신처리)를 상기 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 대상배기계(E) 거동상태로 행하게 되어 있고, 상기 메니지먼트 처리는 이같은 대상배기계(E)의 거동상태를 특정하기 위한 처리이다.
여기서, 도 13을 참조해서, 적응 슬라이딩 모드 제어를 사용한 본 실시형태의 제어에 따르면, O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 상기 상태량(X(VO2(k), (VO2(k-1))은 그 상태량(X)의 그 상태량(X)의 초기상태가 예를들어, 도면중의 점 Q이라고 할 때, 그 상태량(X)은 상기 초평면 σ=0 (도시참조)에 대해서 궤적선 W 표시와 같이 변화된다. 그리고, 이 경우, 동도면에 있어서, 기본적으로는 상태량(X)가 초평면 σ=0의 상측에서 변화하고 있는 상태(이 때 상태량(X)에 의해 규정되는 선형함수(σ)의 값은 양이 된다)가 공연비의 린측에서 리치측으로의 변화상태이고, 상태량(X)이 초평면(σ=0)의 하측에서 변화되고 있는 상태(이때의 상태량(X)에 의해 규정되는 선형함수(σ)의 값은 음이 된다)가 공연비의 리치측에서 린측으로의 변화상태이다.
따라서, O2센서(6)의 출력(VO2/OUT; 산소농도 검출값)에 의해 파악되는 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 거동상태인지 여부의 구별은 기본적으로는 선형함수(σ)의 값이 양인지 여부에 의해 판단할 수 있다. 단, 이와 같이 선형함수(σ)의 값이 정인지 여부에 의해 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 거동상태인지 여부를 판단하게 하면 상태량(X)이 초평면(σ=0)상에서 약간 변화된 것만으로 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 거동상태인지 여부의 판단결과가 변해버려, 그 판단결과에 따라서 상기 게인계수(a1, a2, b1)의 동정처리(동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값의 갱신처리)를 안정적으로 행하는 데에는 바람직하지 않다.
이 때문에, 본 실시형태에서는 다음 식(40)에 의해 스캐터링출력(VO2)의 시계열데이터를 사용해서 정의되는 메니지먼트 함수(γ)를 도입하고,
(40)
이 메니지먼트함수(γ)의 계수(m1, m2, m3)를 γ=0에 의해 표시되는 메니지먼트용 초평면(이 경우는 직선)이 상기 도 13과 같이, 슬라이딩 모드 제어용 초평면(σ=0)에서 약간 상측(σ＞0의 영역)에 존재하도록 설정하였다. 또 본 실시형태는 선형함수(σ)의 계수(s1)를 「1」로 설정하고 있음에 맞추어 메니지먼트 함수(γ)의 계수(ml)는 「1」로 설정하고 있다.
이같은 메니지먼트함수(γ)를 도입하면, γ≥0이 되는 상태에서는 확실하게 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 거동상태가 되고, 이 거동상태인지 여부의 판단은 메니지먼트함수(γ)의 값이 정(「1」을 포함)인지 여부에 따라 안정적으로 행할 수 있다.
상기 STEP5-6의 메니지먼트 처리는 상기와 같이 정의된 메니지먼트함수(γ)를 사용해서 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)(산소농도 검출값)에 의해 파악되는 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 거동상태, 즉 동정기(25)에 의하 상기 게인계수(a1, a2, b1)의 동정에 적합한 거동상태인지 여부의 판단을 행하는 것으로, 그 처리는 구체적으로는 다음과 같이 행해진다.
즉, 동정기(25)는 상기 STEP3 (도 9참조)으로 취득된 최신의 스캐터링출력(VO2(k))과 전회의 제어사이클에 있어서의 스캐터링출력(VO2(k-1))을 사용해서 식 (40)에 의해 메니지먼트함수(γ)의 값을 산출한다. 그리고, 이 구한 메니지먼트함수(γ)의 값이 γ≥0의 경우는 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 거동상태인지 여부를 나타내는 플래그(f/id/mng)의 값을「1」로 설정하고, γ＜ 0일 경우는 플래그(f/id/mng)의 값을 「0」으로 설정한다.
이에 따라 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 거동상태인지 즉, 동정기(25)에 의한 상기 게인계수(a1, a2, b1)의 동정처리(동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값의 갱신처리)에 적합한 거동상태인지 여부가 f/id/mng의 값에 의해 표시되게 된다.
도 12의 설명으로 돌아가서, 동정기(25)는 상기와 같이 메니지먼트 처리를 행한 후, 그 처리에 있어서 설정한 플래그(f/id/mng)의 값을 판단하고 (STEP5-7), f/id/mng=1일 경우, 즉, 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 거동상태일 경우는 상기 동정오차(id/e; 상기 동정스캐터링출력(VO2햇)과 실제 스캐터링출력(VO2)의 스캐터링. 식 (7)참조)를 산출하고(STEP5-8), f/id/mng=0일 경우는 상기 동정오차(id/e)의 값을 강제적으로 「0」으로 한다(STEP5-9).
그리고, 동정기(25)는 STEP5-8 또는 STEP5-9에서 얻은 동정오차(id/e)와, 상기 STEP5-5에서 산출된 Kθ를 사용해서 상기 식 (8)에 의해 새로운 동정게인계수 벡포 Θ(k), 즉, 새로운 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇, b1(k)햇)을 산출한다(STEP5-10).
여기서, 상기 STEP5-8에 있어서의 동정오차(id/e)는 기본적으로는 상기 식 (7)에 따라 산출하면 되는데, 본 실시형태는 예를들어, 도 14의 블록도와 같이 상기 STEP3 (도 9참조)에서 제어사이클별로 취득하는 스캐터링출력(VO2)과, 상기 STEP5-4에서 제어사이클별로 산출하는 동정스캐터링출력(VO2햇)에서 식 (7)의 연산에 이해 얻어지는 값(=VO2-VO2햇)에 다시 로우패스 특성의 필터링을 실시함으로써 동정오차(id/e)를 구한다.
이는 촉매장치(3)를 포함한 대상배기계(E) 거동은 일반적으로 로우패스 특성을 갖기 때문에, 상기 배기계 모델의 게인계수(a1, a2, b1)를 적정하게 동정하는 상에서는 대상배기계(E)의 저주파수측의 거동을 중시하는 것이 바람직하기 때문이다.
또, 이같은 필터링은 결과적으로 스캐터링출력(VO2) 및 동정스캐터링출력(VO2햇) 양자에 같은 로퍼스 특성의 필터링이 실시되면 좋고, 예를들어, 스캐터링출력(VO2) 및 동정스캐터링 출력(VO2햇)에 각각 별도로 필터링을 실시한 후 식 (7)의 연산을 행해서 동정오차(id/e)를 구해도 된다.
단, 본 실시형태와 같이 식 (7)의 연산을 행한 후에 필터링을 실시해서 동정오차(id/e)를 구함으로써 다음과 같은 이점도 낳는다. 즉, 예를들어, 배기측 주연산처리부(13)에 취입되는 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)이나 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 분해능이 배기측 주연산처리부(13)의 연산처리상의 분해능 보다 낮을 경우에도 식 (7)에 의한 연산결과의 값은 비교적 현저한 스텝적 변화를 띠게되나, 그것에 필터링을 실시함으로써 동정오차(id/e)의 변화를 원활하게 할 수 있다.
또, 상기 필터링은 예를들어, 디지털 필터의 일수법인 이동 평균 처리에 의해 행해진다.
상기와 같이 새로운 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇, b1(k)햇)를 산출한 후, 동정기(25)는 이하의 설명과 같이 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇; 동정게인계수 벡터Θ의 요소)의 값은 소정조건을 만족하도록 제한하는 리미트 처리를 행한다(STEP5-11).
이 경우, 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값을 제한하기 위한 상기 소정조건은 동정게인계수(a1햇, a2햇)의 값의 조합을 소정조합으로 제한하기 위한 조건(이하, 제 1 제한 조건이라 함)과, 동정게인계수(b1햇)의 값을 제한하기 위한 조건(이하, 제 2 제한 조건이라 함)이 있다.
여기서, 이들 제 1 및 제 2 제한조건 및 STEP5-11의 구체적인 처리내용을 설명하기 전에 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값을 제한하는 이유를 설명해 둔다.
본 출원자 등의 지견에 따르면, 본 실시형태의 장치에 있어서, 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값을 특별히 제한하지 않을 경우에는 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)이 그 목표값(VO2/TARGET)에 안정적으로 제어되고 있는 상태로, 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의해 구해지는 목표공연비(KCMD)가 평활적인 시간 변화를 띠는 상황과 고주파진동적인 시간변화를 띄는 상황과의 2종류의 상황이 생긴다는 것이 판명되었다. 이 경우, 어느 상황에 있어서도 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)을 그 목표값(VO2/TARGET)로 제어하는 데는 지장이 없으나, 목표 공연비(KCMD)가 고주파진동적 시간변화를 띠는 상황은 그 목표공연비(KCMD)에 기초해서 제어되는 엔진(1)의 원활한 운전을 행하는 데는 그다지 바람직하지 않다. 또, 이같은 상황에서는 엔진(1)의 공연비도 빈번히 변동하므로 동정기(25)가 순서대로 산출하는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값도 불안정하게 되기 쉽고, 나아가, 그 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)에 의거한 촉매장치(3)의 열화상태 판별도 곤란하게 될 우려가 있다.
그리고, 상기 현상에 대해서 본 발명자 등이 검토한 바, 슬라이딩 모드 제어기(27)가 구하는 목표공연비(KCMD)가 평활적이게 될지 고주파진동적인 것이 될지는 동정기(25)에 의해 동정하는 게인계수(a1, a2)의 값의 조합이나 게인계수(b1)치의 영향을 받는다는 것이 판명되었다.
때문에, 본 실시형태에서는 상기 제 1 제한조건과 제 2 제한조건을 적절히 설정하고, 이들 조건에 의해 동정게인계수(a1햇, a2햇)의 값의 조합이나 동정게인계수(b1햇)의 값을 적절히 제한함으로써 목표공연비(KCMD)가 고주파진동적이게 되는 상황을 배제하고, 또, 그 같은 상황으로 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 산출이 불안정하게 되는 것을 방지한다.
이 경우, 본 실시형태에서는 상기 제 1 제한조건 및 제 2 제한조건은 다음과 같이 설정한다.
우선, 동정게인계수(a1햇, a2햇)의 값의 조합을 제한하기 위한 제 1 제한조건에 관해서 본 발명자 등의 검토에 의하면 평활적이고 안정된 목표공연비(KCMD)를 얻기 위해서는 게인계수(a1, a2)의 값에 의해 정해지는 상기 식(12)∼(14)의 계수값(α1, α2), 즉 상기 추정기(26)가 상기 추정스캐터링출력(VO2(k+d)바)을 구하기 위해서 사용하는 상기 계수값(α1, α2; 이들 계수치 α1, α2는 상기 식(12) 중에서 정의한 행렬 A의 건승 Ad의 제 1 행, 제 1 계열성분 및 제 1 행 제 2 열 성분이다)의 조합이 밀접하게 관련되어 있다.
구체적으로는 도 15와 같이 계수값(α1, α2)을 각각 성분으로 하는 좌표평면을 설정한 때, 계수값(α1, α2)인 조에 의해 정해지는 좌표평면상의 점이 도 14의 사선을 도시한 영역(삼각형 Q1Q2Q3으로 둘러싸인 영역; 경계포함. 이하, 이 영역을 추정계수 안정영역이라 함)에 있을 때, 목표공연비(KCMD)가 평활적으로 안정된 것이 되기 쉽다.
따라서, 동정기(25)에 의해 동정하는 게인계수(a1, a2)의 값, 즉 동정게인계수(a1햇, a2햇)의 값의 조합은 이들 값에 의해 정해지는 계수값(α1, α2)의 조에 대응하는 도 15의 좌표평면상의 점이 상기 추정계수 안정영역내에 존재하도록 제한하는 것이 바람직하다.
또, 도 15에 있어서, 상기 추정계수 안정영역을 포함해서 좌표평면상에 표시한 삼각형 영역(Q1Q4Q3)은 다음 식(41)에 의해 정의되는 계, 즉, 상기 식 (12)의 우변의 VO2(k) 및 VO2(k-1)를 각각 VO2(k)바 및 VO2(k-1)바 (이들 VO2(k)바 및 VO2(k-1)바는 각각 추정기(26)에 의해 제어사이클별로 구해지는 추정스캐터링출력 및 그 1제어사이클전에 구해지는 추정스캐터링 출력을 뜻한다)에 의해 치환되는 식에 의해 정의되는 계가 이론상 안정이 되는 계수값(α1, α2)의 조합을 규정하는 영역이다.
(41)
즉, 식(41)로 표시되는 계가 안정되는 조건은 그 계의 극(이는 다음 식(42)에 의해 주어진다)이 복소평면상의 단위원내에 존재하는 것이다.
(42)
그리고, 도 15의 삼각형 영역(Q1Q4Q3)은 상기 조건을 만족하는 계수값(α1, α2)의 조합을 규정하는 영역이다. 따라서, 상기 추정계수 안정영역은 상기 식(41)에 의해 표시되는 계가 안정하게 되는 계수값(α1, α2)의 조합 중, α1≥0이 되는 조합이 되는 영역이다.
한편, 계수값(α1, α2)은 게인계수(a1, a2)의 조합에 의해 정해지므로 역산적으로 계수값(α1, α2)의 조합에서 게인계수(a1, a2) 값의 조합도 정해진다. 따라서, 계수값(α1, α2)의 바람직한 조합을 규정하는 도 15의 추정계수안정 영역은 게인계수(a1, a2)를 좌표성분으로 하는 도 16의 좌표평면상으로 변환할 수 있다. 이 변환을 행하면 그 추정계수안정영역은 도 16의 좌표평면상에서는 예를들어, 도 16의 가상선으로 둘러싸인 영역(하부에 요철을 갖는 대략 삼각형상의 영역 이하, 동정계수 안정영역이라 함)으로 변환된다. 즉, 게인계수(a1, a2)의 값의 조에 의해 정해지는 도 16의 좌표평면상의 점이 동도면의 가상선으로 위요된 동정계수안정영역에 존재할 때, 그들 게인계수(a1, a2)의 값으로 정해지는 계수값(α1, α2)의 조에 대응하는 도 15의 좌표평면상의 점이 상기 추정계수안정영역내에 존재하게 된다.
따라서, 동정기(25)에 의해 구해지는 동정게인계수(a1햇, a2햇)의 값을 제한하기 위한 상기 제 1 제한조건은 기본적으로는 그들 값에 의해 정해지는 도 16의 좌표평면상의 점이 상기 동정계수 안정영역에 존재하는 것으로서 설정하는 것이 바람직하다.
단, 도 16의 가상선 표시된 동정계수안정영역의 경계일부(도면 하부)는 요철을 갖는 복잡한 형상을 띠고 있기 때문에 실용상 동정게인계수(a1햇, a2햇)의 값에 의해 정해지는 도 16의 좌표평면상의 점을 동정계수안정영역내로 제한하기 위한 처리가 번잡하게 되기 쉽다.
그래서, 본 실시형태에서는 동정계수안정영역을 예를들어, 도 16의 실선으로 위요된 사각형(Q5Q6Q7Q8)의 영역(경계를 직선상으로 형성한 영역. 이하 동정계수제한영역이라 함)에 의해 대략 근사한다. 이 경우 이 동정계수제한영역은 도시와 같이 |a1|+a2=1이 되는 함수식에 의해 표시된 꺽은선(선분 Q5Q6및 선분 Q5Q8을 포함한 선)과, a1=A1L(A1L: 정수)인 정가함수식으로 표시되는 직선(선분 Q6Q7을 포함한 직선)과, a2=A2L (A2L: 정수)가 되는 정가함수식으로 표시되는 직선(선분 Q7Q8을 포함한 직선)에 의해 둘러싸인 영역이다. 그리고, 동정게인계수(a1햇, a2햇)의 값을 제한하기 위한 상기 제 1 제한조건을 그들 값에 의해 정해지는 도 16의 좌표평면상의 점이 상기 동정계수제한영역에 존재하는 것으로서 설정한다. 이 경우 동정계수제한영역의 하변부 일부는 상기 동정계수안정영역을 일탈하고 있기는 하나 현실적으로는 동정기(25)가 구하는 동정계인계수(a1햇, a2햇)의 값으로 정해지는 점은 상기 일탈 영역에는 들지 않는 것을 실험적으로 확인하고 있다. 따라서, 상기 일탈영역이 있어도 실용상 지장은 없다.
또, 이같은 동정계수제한영역의 설정방법을 예시적인 것으로, 그 동정계수제한영역은 기본적으로는 상기 동정계수안정영역과 같거나 또는 그 동정계수안정영역을 대략 근사하고, 또는 동정계수제한영역의 대부분 또는 전부가 동정계수안정영역에 속하도록 설정하면 어떤 형상의 것으로 설정해도 된다. 즉, 동정계수제한영역은 동정게인계수(a1햇, a2햇)의 값의 제한처리의 용이성, 실제상의 제어성 등을 고려해서 각종 설정이 가능하다. 예를들어, 본 실시형태에서는 동정계수제한영역의 상반부 경계를 |a1|+a2=1인 함수식에 의해 규정하고 있으나 이 함수식을 만족하는 게인계수(a1, a2)의 값의 조합은 상기 식(42)에 의해 부여되는 계의 극이 복소평면상이 단위원주상에 존재하는 이론상의 안정한계의 조합이다. 따라서, 동정계수제한영역의 상반부 경계를 예를들어, |a1|+a2=r (단, r은 상기 안정한계에 대응하는 「1」보다 약간 작은 값으로, 예를들어, 0.99)인 함수식으로 규정하고, 제어의 안정성을 더욱 높여도 된다.
또, 동정계수제한영역의 기초가 되는 도 16의 동정계수안정영역도 예시적인 것으로, 도 15의 추정계수안정영역에 대응하는 동정계수안정영역은 계수값(α1, α2)의 정의로서 분명하듯이 (식(12)를 참조), 상기 합계낭비시간(d; 더 정확하게는 그 설정치)의 영향도 받고, 그 합계낭비시간(d)의 값에 의해 동정계수안정영역 형상이 변한다. 이 경우, 동정계수안정영역이 어떤 형상의 것이라도 상기 동정계수제한영역은 동정계수안정영역의 형상에 맞추어 상기와 같이 설정하면 된다.
다음에, 동정기(25)가 동정하는 상기 게인계수(b1)의 값, 즉 동정게인계수(b1햇)의 값을 제한하기 위한 상기 제 2 제한조건은 본 실시형태는 다음과 같이 설정한다.
즉, 본 발명자 등의 지견의 의하면, 상기 목표공연비(KCMD)의 시간적 변화가 고주파 진동적인 것이 되는 상황은 동정게인계수(b1햇)의 값이 과대 또는 과소가 될 경우에도 생기기 쉽다. 그래서, 본 실시형태에서는 동정게인계수(b1햇)의 값의 상한값(B1H) 및 하한값(B1L(B1H＞B1L＞0))을 미리 실험이나 시뮬레이션을 통해서 정해둔다. 그리고, 상기 제 2 제한조건을 동정게인계수(b1햇)의 값이 상한값(B1H) 이하 또한 하한값(B1L) 이상의 값이 되게(B1L ≤b1햇 ≤B1H의 부등식을 만족하게) 설정한다.
이상 설명한 바와같이 설정한 제 1 제한조건 및 제 2 제한조건에 의해 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값을 제한하기 위한 상기 STEP5-11의 처리는 구체적으로는 다음과 같이 행해진다.
즉, 도 17의 흐름도를 참조해서, 동정기(25)는 상기 도 12의 STEP5-10로 상기와 같이 구한 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇, b1(k)햇)에 대해서 우선 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇)의 값의 조합을 상기 제 1 제한조건에 의해 제한하기 위한 처리를 STEP5-11-1∼5-11-8로 행한다.
구체적으로는 동정기(25)는 우선 STEP5-10으로 구한 동정게인계수(a2(k)햇)의 값이 상기 동정계수제한영역에 있어서의 게인계수(a2)의 하한값(A2L; 도 16참조) 이상의 값인지 여부를 판단한다(STEP5-11-1).
이때, a2(k)햇＜A2L이면 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇)의 값의 조에 의해 정해지는 도 16의 좌표 평면상의 점(이하, 이 점을 (a1(k)햇, a2(k)햇)으로 표시)이 동정계수제한영역으로부터 일탈해 있으므로 a2(k)햇의 값을 강제적으로 상기 하한값(A2L)으로 변경한다(STEP5-11-2). 이 처리에 의해 도 16의 좌표 평면상의 점(a1(k)햇, a2(k)햇)은 적어도 a2=A2L에 의해 표시되는 직선(선분 Q7Q8을 포함하는 직선)의 상측(그 직선상을 포함)의 점으로 제한된다.
이어서, 동정기(25)는 STEP5-10으로 구한 동정게인계수(a1(k)햇)의 값이 상기 동정계수제한영역에 있어서의 게인계수(a1)의 하한값(A1L; 도 16참조) 이상의 값인지 여부 및 동정계수제한영역에 있어서의 게인계수(a1)의 상한값(A1H; 도 16참조) 이하의 값인지 여부를 순차 판단한다(STEP5-11-3, 5-11-5). 또 동정계수제한영역에 있어서의 게인계수(a1)의 상한값(A1H)은 도 16으로 명백하듯이 꺽은선 |a1|+a2=1(단 a1＞0)과, 직선(a2=A2L)과의 교차점(Q8)의 a1좌표성분이므로 A1H=1-A2L이다.
이때, a1(k)햇＜A1L일 경우, 또는 a1(k)햇＞A1H일 경우는 도 16의 좌표 평면상의 점(a1(k)햇, a2(k)햇)이 동정계수제한영역에서 일탈해 있으므로 a1(k)햇의 값을 각 경우에 따라 강제적으로 상기 하한값(A1L) 또는 상한값(A1H)으로 변경한다(STEP5-11-4, 5-11-6).
이 처리에 의해 도 16의 좌표평면상의 점(a1(k)햇, a2(k)햇)은 a1=A1L에 의해 표시되는 직선(선분 Q6Q7를 포함하는 직선)과, a1=A1H에 의해 표시되는 직선(점 Q8을 통해서 a1축에 직행하는 직선)과의 사이의 영역(양직선상을 포함)으로 제한된다.
또, STEP5-11-3 및 5-11-4의 처리와 STEP5-11-5 및 5-11-6의 처리와는 순번을 바꾸어도 된다. 또한 상기 STEP5-11-1 및 5-11-2의 처리는 STEP5-11-3∼5-11-6의 처리후에 행해도 된다.
이어서, 동정기(25)는 상기 STEP5-11-1∼5-11-6의 처리를 거친 지금 현재의 a1(k)햇, a2(k)햇의 값이 |a1|+a2≤1인 부등식을 만족하는지 여부, 즉 점(a1(k)햇, a2(k)햇)이 |a1|+a2=1인 함수식에 의해 표시되는 꺽은선(선분 Q5Q6및 선분 Q5Q8을 포함한 선) 하측(꺽은선상을 포함)에 있는지 상측에 있는지를 판단한다(STEP5-11-7).
이 때, |a1|+a2≤1인 부등식이 성립되어 있으면 상기 STEP5-11-1∼5-11-6의 처리를 거친 a1(k)햇, a2(k)햇의 값으로 정해지는 점(a1(k)햇, a2(k)햇)은 동정계수제한영역(그 경계를 포함)에 존재하고 있다.
한편, |a1|+a2＞1인 경우는 점(a1(k)햇, a2(k)햇)이 동정계수제한영역에서 그 상방측으로 일탈해 있을 경우이고, 이 경우에는 a2(k)햇의 값을 강제적으로 a1(k)햇의 값에 따른 값(1-|a1(k)햇|)으로 변경한다(STEP5-11-8). 환언하면 a1(k)햇의 값을 현상으로 유지한 채, 점(a1(k)햇, a2(k)햇)을 |a1|+a2=1인 함수식으로 표시되는 꺽은선 상(동정계수제한영역의 경계인 선분 Q5Q6상, 또는 선분 Q5Q8상)으로 이동한다.
이상과 같은 STEP5-11-1∼5-11-8의 처리에 의해 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇)의 값은 그들 값에 의해 결정되는 점(a1(k)햇, a2(k)햇)이 동정계수제한영역내에 존재하도록 제한된다. 또, 상기 STEP5-10으로 구해진 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇)의 값에 대응하는 점(a1(k)햇, a2(k)햇)이 동정계수제한영역내에 존재할 경우는 그들 값은 유지된다.
이 경우, 상기 처리에 의해 상기 대상배기계(E)의 이산계모델의 1차째의 자기회귀항에 관한 동정게인계수(a1(k)햇) 관해서는 그 값이 동정계수제한영역에 있어서의 하한값(A1L) 및 상한값(A1H) 사이의 값으로 되어 있는 한, 그 값이 강제적으로 변경되는 일은 없다. 또, a1(k)햇＜A1L인 경우, 또는 a1(k)햇＞A1H일 경우에는 각각 동정게인계수(a1(k)햇)의 값은 동정계수제한영역에 있어서 게인계수(a1)가 취할 수 있는 최소치인 하한값(A1L)과, 동정계수제한영역에 있어서 게인계수(a1)가 취할 수 있는 최대값인 상한값(A1H)으로 강제적으로 변경되기 때문에 이들의 경우에 있어서의 동정게인계수(a1(k)햇)의 값의 변경량은 최소의 것이 된다. 즉, STEP5-7로 구해진 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇)의 값에 대응하는 점(a1(k)햇, a2(k)햇)이 동정계수 제한영역에서 일탈해 있을 경우에는 동정게인계수(a1(k)햇)의 값의 강제적 변경은 최소한에 머물고 있다.
이같이해서 동정계인계수(a1(k)햇, a2(k))의 값을 제한한 후, 동정기(25)는 동정게인 계수(b1(k)햇)의 값을 상기 제 2 제한조건에 따라 제한하는 처리를 STEP5-11-9∼5-11-12로 행한다.
즉, 동정기(25)는 상기 STEP5-10으로 구한 동정게인계수(b1(k)햇)의 값이 상기 하한값(B1L) 이상인지 여부를 판단하고(STEP5-11-9), B1L＞b1(k)햇인 경우에는 b1(k)햇의 값을 강제적으로 상기 하한값(B1L)으로 변경한다(STEP5-11-10).
또한, 동정기(25)는 동정게인계수(b1(k)햇)의 값이 상기 상한값(B1H) 이상인지 여부를 판단하고 (STEP5-11-11), B1H＜b1(k)햇일 경우에는 b1(k)햇의 값을 강제적으로 상기 상한값(B1H)으로 변경한다(STEP5-11-12).
이와같은 STEP5-11-9∼5-11-12의 처리에 의해 동정게인계수(b1(k)햇)의 값은 하한값(B1L) 및 상한값(B1H) 사이의 범위의 값으로 제한된다.
이같이해서 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇)의 값의 조합과 동정게인계수(b1(k)햇)의 값을 제한한 후에는 동정기(25) 처리는 도 12의 흐름도 처리로 복귀한다.
또, 도 12의 STEP5-10으로 동정게인계수(a1(k-1)햇, a2(k-1)햇, b1(k-1)햇)을 구하기 위해서 사용하는 동정게인계수의 전회값(a1(k)햇, a2(k)햇, b1(k)햇)는 전회의 제어사이클에 있어서의 STEP5-11의 처리로 상기와 같이 제 1 및 제 2 제한조건에 의해 제한을 행한 동정게인계수의 값이다.
도 12의 설명으로 돌아가서, 상기와 같이 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇, b1(k)햇)의 리미트 처리를 행한 후, 동정기(25)는 상기 메니지먼트처리(STEP5-6)로 설정한 플래그(f/id/mng)의 값을 판단하고 (STEP5-12), f/id/mng=1일 경우는 다음회의 제어사이클 처리를 위해서 상기 행렬 P(k)를 상기 식(10)에 의해 갱신하고 (STEP5-13), 도 9의 메인루틴 처리에 복귀한다. 또, f/id/mng=0인 경우는 동정게인계수(a1(k)햇, a2(k)햇, b1(k)햇)의 값을 STEP5-10으로 갱신하지 않으므로 행렬 P(k)을 지금 현재의 행렬 P(k-1)로 유지해서 (STEP5-14) 도 9의 메인루틴처리로 복귀한다.
이상이 도 9의 STEP5에 있어서의 동정기(25)의 연산처리이다.
도 9로 돌아가서, 상기와 같이 동정기(25)의 연산처리를 행한 후, 배기측 주연산 처리부(13)는 상기 촉매열화판별처리기(27)에 의한 처리를 행한다(STEP6).
이 처리는 도 18의 흐름도 표시와 같이 행해진다.
즉, 촉매열화판별처리기(27)는 우선, 엔진(1)이 생성하는 현재의 배가스유량(본 실시형태에서는 엔진(1)의 회전수가 1500rpm인 상태의 배가스유량을 기준으로 한다)의 추정값(이하 추정배가스유량 ab/SV라 함)을 엔진(1)의 현재 회전수(NE)와 흡기압(PB)을 사용해서 다음 식(43)에 의해 산출한다(STEP6-1).
(43)
여기서 식 (43)중의 계수 X/SV는 엔진(1)의 배기량 등에 따라 미리 정해진 소정값이다.
또, 추정배가스유량 ab/SV를 산출함에 있어서는 대기압을 고려해도 된다. 또, 엔진(1)의 배가스유량(촉매장치(3)에 흐르는 배가스 유량)은 상기와 같은 연산에 의해 주정하는 외에 엔진(1)의 연료공급량 또는 흡기량에 기초해서 파악해도 되고, 또는 플로우 센서 등을 사용해서 직접적으로 검출해서 된다.
이어서, 촉매열화판별 처리기(27)는 STEP6-1로 구한 추정배가스유량(ab/SV)이 상기 고유량역(도 6참조)의 유량인지 여부를 판단하고(STEP6-2), 고유량역의 유량일 경우는 그 고유량역에 대응하는 상기 열화판별용데이터(A1/H, A2/H, B1/H)를 각각 산출하는 처리(배가스의 고유량역에 있어서 구해진 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 데이터의 최소 제곱 중심값을 구하는 필터링처리)를 행한 후 (STEP6-3), STEP6-6으로 진행한다.
또, 추정배가스유량(ab/SV)이 고유량역의 유량이 아닐 경우는 다시 그 추정배가스유량(ab/SV)이 상기 중유량역(도 6참조)의 유량인지 여부를 판단하고 (STEP6-4), 중유량역의 유량인 경우에는 그 고유량역에 대응하는 상기 열화판별용 데이터(A1/M, A2/M, B1/M)를 각각 산출하는 처리(배가스의 중유량역에 있어서 구해진 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 데이터의 최소 제곱 중심값을 구하는 필터링처리)를 행한 후 (STEP6-5) STEP6-6으로 진행한다.
또, 추정배가스유량(ab/SV)이 고유량역 및 중유량역의 어디에도 속하지 않을 경우는 곧 STEP6-6으로 진행한다.
상기 STEP6-3에 있어서의 열화판별용데이터(A1/H, A2/H, B1/H)의 산출처리와 STEP6-5에 있어서의 열화판별용데이터(A1/M, A2/M, B1/M)의 산출처리는 다음과 같이 행한다.
또, 열화판별용데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)의 산출처리는 어느 데이터에 대해도 동일하므로 이하의 이 산출처리 설명에서는 각 열화판별용데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M) 중 하나의 대표적 부호(CX)에 의해 표시하고, 또 이 열화판별용데이터(CX)에 대응하는 동정게인계수를 c햇으로 나타낸다(예를들어, CX=A1/H라 할 때, c햇=a1햇 이다).
상기 STEP6-3 또는 6-5에서는 촉매열화판별 처리기(27)는 각 동정게인계수(c햇)의 데이터의 최소 제곱 중심값로 각 열화판별용 데이터(CX)를 그것이 대응하는 배가스유량역에 있어서의 각 동정게인계수(c햇)의 데이터가 상기 STEP5의 동정기(25)의 연산처리에 의해 산출될 때 마다 다음식(44)의 점화식 연산으로 순서대로갱신하면서 구한다.
(44)
여기서 식(44) 중의 qX(k)는 이 식(44)의 연산에 의해 열화판별용 데이터(CX) 값이 갱신될 때 마다 다음 식 (45)의 점화식 연산으로 갱신하는 파라미터로서, 각 열화판별용 데이터(CX)별로 각각 별도로 설치하는 것이다.
(45)
이 경우에 있어서, 배가스의 유량이 열화판별용 데이터(CX)에 대응하는 유량역의 유량이 아닌 상태에서는 상기 식(44), (45)의 연산은 행해지지 않고 열화판별용 데이터(CX) 및 그것에 대응하는 파라미터(qX) 값을 현상의 값으로 유지된다. 예를들어, 배가스유량이 고유량역의 유량인 상태는 (STEP6-2로 YES), 열화판별용 데이터(A1/M, A2/M, B1/M) 및 그 각각에 대응하는 파라미터(qX)의 값은 갱신되지 않는다.
또 파라미터(qX)의 초기값은 어느 열화판별용 데이터(CX)에 대해도 「1」이다. 또, 이 파라미터(qX)의 값은 식(45)의 연산을 반복하면 최종적으로 「0」으로 수속하고, 이때, 열화판별데이터(CX)의 값은 식(44)의 연산을 행해도 갱신되지 않게 된다. 때문에, 본 실시형태는 각 열화판별용 데이터(CX)에 대해서 식(44), (45)의 연산을 행한 회수가 소정회수에 달할 때 마다 그 파라미터(qX)의 값을 「1」로 리세트한다. 또, 각 열화판별용데이터(CX) 및 그것에 대응하는 파라미터(qX)의 최신치는 엔진(1) 운전을 정지한 경우에도 상실하지 않도록 도시하지 않은 불휘발성 메모리(예를들어, EEPROM)에 기억유지해 두고, 그것을 다음 회의 엔진(1) 운전시의 초기값으로 사용한다.
또, 본 실시형태에서는 각 동정게인계수(c햇) 데이터의 최소 제곱 중심값을 열화판별용 데이터(CX)로 하기 때문에 식(45)의 연산에 의해 파라미터(qX)의 값을 순서대로 갱신해서 구하게 하였으나 다음 식(46)의 연산에 의해 파라미터(qX)의 값을 구하게 해도 된다. 이같이 한 경우에는 동식(46) 중의 η1, η2의 값의 설정 방법에 의해 최소 제곱법 이외에도 동정게인법, 점감게인법, 가중최소 제곱법, 고정트레이스법 등으로 각 열화판별용 데이터(CX)의 산출을 행할 수 있다. 본 실시형태에 채용한 최소 제곱법은 식(46) 중의 η1, η2의 값을 함께 「1」로 설정한 것이다.
(46)
또, 본 실시형태에서는 상기 파라미터(qX)의 값을 주기적으로 「1」로 리세트하게 하였으나, 그 리세트를 행한 직후에 그 파라미터(qX)에 대응해서 상기 식(44)으로 갱신되는 열화판별용 데이터(CX)의 변동을 생기게 해서, 그 열화판별용 데이터(CX) 정도가 저하되는 수가 있다. 이같은 사태를 회피하기 위해서는 예를들어, 가중 최소 제곱법으로 열화판별용 데이터(CX)를 구하는 것이 바람직하다. 이 경우는 상기 식(46)중의 η1, η2의 값을 각각 0＜η1＜1, η2=1로 설정해서 되는 동식(46)에 의해 상기 파라미터(qX)를 갱신하고, 이 파라미터(qX)를 사용해서 상기 식(44)에 의해 각 열화판별용 데이터(CX)를 구하면 된다. 이와 같이, 가중 최소 제곱법을 사용한 경우는 상기 파라미터(qX)를 주기적으로 리세트할 필요가 없어지고, 열화판별용 데이터(CX)를 안정적으로 정밀도 좋게 구할 수 있다.
도 18로 돌아가서, 상기와 같이 각 열화판별용데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)를 구한 후, 상기 STEP6-6은 촉매열화판별처리기(27)는 동정게인계수(a1햇)에 대응하는 열화판별용데이터(A1/H, A1/M)의 값에 기초해서 잠정적으로 파악되는 촉매장치(3)의 열화정도의 레벨(LV/A1; 이하 잠정열화레벨(LV/A1)이라함)을 다음과 같이 구한다.
즉, 본 실시형태에서는 열화판별용데이터(A1/H)에 대해서 상기 도 5a와 같이, 한계값(X/A1H1, X/A1H2 (X/A1H1＜X/A1H2))이 미리 설정되고, 동일하게 열화판별용 데이터(A1/M)에 대해도 상기 도 5a와 같이 한계값(X/A1M1, X/A1M2 (X/A1M1＜X/A1M2))이 미리 설정되고 있다. 또, 5a는 편의상(X/A1H1=X/A1M1, X/AH2=X/A1M2인 것처럼 되어 있으나, 상기와 같이 배가스의 고유량역에 대응하는 열화판별용데이터(A1/H)는 중유량역에 대응하는 열화판별용데이터(A1/M) 보다도 약간 크기 때문에 실제로는 X/A1H1＞X/A1M1, X/A1H2＞X/A1M2이다.
그리고, STEP6-6에서는 촉매열화판별처리기(27)는 우선 고유량역에 대응하는 최신의 열화판별용데이터(A1/H)의 값의 크기를 그것에 대응하는 한계값(X/A1H1, X/A1H2)과 비교해서 그 비교결과에서 다음 표 1에 따라 (표 1의 최상단 및 중단의 괄호 없는 항목 참조) 예비적 잠정 열화레벨((LV/A1H)(0∼2의 3단계 레벨))을 구한다. 또한, 이와 동일하게, 중유량역에 대응하는 최신의 열화판별용데이터(A1/M)의 값의 크기를 그것에 대응하는 한계값(X/A1M1, X/A1M2)과 비교해서 그 비교결과에서 표 1에 따라 (표 1의 최상단 및 중단의 괄호 있는 항목참조) 예비적인 잠정열화레벨(LV/A1M (0∼2의 3단계레벨))을 구한다.
A1/H(A1/M) A1/H ≤X/A1H1(A1/M ≤X/A1M1) X/A1H1 ＜ A1/H ≤X/A1H2(X/A1M1 ＜ A1/M ≤X/A1M2) A1/H ＞ X/A1H2(A1/M ＞ X/A1M2)
LV/A1H(LV/A1M) 0(0) 1(1) 2(2)
LV/A1 max(LV/A1H, LV/A1M)
또, 이 경우에 있어서, 각 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M)의 값에서 각각 잠정열화레벨(LV/A1H, LV/A1M)을 구하는 처리는 각 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M)에 대응한 상기 파라미터(qX(식(44), (45)참조))가 소정값 이하의 충분히 작은 값으로 수속된 단계(이때, 각 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M)의 값도 거의 수속된다)로 행해진다. 그리고, 그 파라미터(qX)가 미수속 상태에서는 그것에 대응하는 잠정열화레벨(LV/A1H, LV/A1M)의 값은 현상의 값(이전에 파라미터(qX)가 수속된 때에 구해진 값)으로 유지된다.
이같이해서 열화판별용데이터(A1/H, A1/M)의 각각에 대응한 잠정열화레벨(LV/A1M, LV/A1M)을 구한 후, 다시 촉매열화판별처리기(27)는 그 잠정열화레벨(LV/A1M, LV/A1M)중 어느 큰 쪽, 즉, max(LA/A1H, LV/A1M)를 동정게인계수(a1햇)에 대응하는 잠정열화레벨(LV/A1H)로서 구한다(표 1의 최하단 참조). 이것이 STEP6-6의 처리내용이다.
이어서, 촉매열화판별처리기(27)는 STEP6-6의 경우와 같이 동정게인계수(a2햇)에 대응한 열화판별용 데이터(A2/H, A2/M)의 값에 기초해서 그 동정게인계수(a2햇)에 대응해서 파악되는 촉매장치(3)의 잠정열화레벨(LV/A2)을 구한다(STEP6-7).
이 경우는 도 5b에 도시한 바와 같이 열화판별용데이터(A2/H)에 대해서 한계값(X/A2H1, X/A2H2 (X/A2H1＞X/A2H2))가 미리 설정됨과 동시에, 열화판별용데이터(A2/M)에 대해도 한계값(X/A2M1, X/A2M2 (X/A1M1＞X/A1M2)이 미리 설정되어 있다. 또, 상기와 같이 배가스의 고유량역에 대응하는 열화판별용데이터(A2/H)는 중유량역에 대응하는 열화판별용 데이터(A2/M)보다 약간 작기 때문에 X/A2H1＜X/A2M1, X/A2H2＜X/A2M2이다.
그리고, 촉매열화판별처리기(27)는 다음의 표 2에 따라 각 열화판별용 데이터(A2/H, A2/M)에 각각 대응하는 예비적 잠정열화레벨(LV/A2H, LV/A2M(0∼2의 3단계 레벨))을 구하고, 이들 중 큰쪽(=max(LV/A2H, LV/A2M)을 동정게인계수(a2햇)에 대응하는 잠정열화레벨(LV/A2)로서 구한다.
또, 표 2의 최상단 및 중단의 괄호 없는 항목은 열화판별용데이터(A2/H)에 관한 것이고, 괄호친 항목은 열화판별용 데이터(A2/M)에 관한 것이다.
A2/H(A2/M) A2/H ≥X/A1H1(A2/M ≥X/A1M1) X/A2H1 ＞A2/H ≥X/A2H2(X/A2M1 ＞ A2/M ≥X/A2M2) A2/H ＜ X/A2H2(A2/M ＜ X/A2M2)
LV/A2H(LV/A2M) 0(0) 1(1) 2(2)
LV/A2 max(LV/A2H, LV/A2M)
이 경우에 있어서, 잠정열화레벨(LV/A2H, LV/A2M)을 구하는 처리는 각각에 대응하는 상기 파라미터(qX)(식(44), (45)를 참조))가 소정값 이하의 충분히 작은 값으로 수속한 단계에서 행하는 것은 STEP6-6의 경우와 동일하다.
또한, 촉매열화판별처리기(27)는 STEP6-6, 6-7의 경우와 같이해서 동정게인계수(b1햇)에 대응하는 열화판별용 데이터(B1/H, B1/M)의 값에 의거하여 그 동정게인계수(b1햇)에 대응하여 파악되는 촉매장치(3)의 잠정열화레벨(LV/b1)을 구한다(STEP6-8).
이 경우는 도 5c에 도시한 바와 같이, 열화판별용 데이터(B1/H)에 대해서 한계값(X/B1H1, X/B1H2 (X/B1H1＜X/B1H2))이 미리 설정됨과 함께 열화판별용데이터(B1/M)에 대해도 한계값(X/B1M1, X/B1M2 (X/B1M1＜X/B1M2))이 미리 설정되어 있다. 또, 상기와 같이 배가스의 고유량역에 대응하는 열화판별용 데이터(B1/H)는 중유량역에 대응하는 열화판별용데이터(B1/M) 보다 약간 크기 때문에 X/B1H1＞X/B1M1, X/B1H2＞X/B1M2이다.
그리고, 촉매열화판별처리기(27)는 다음 표 3에 따라 각 열화판별용데이터(B1/H, B1/M)에 각각 대응하는 예비적 잠정열화레벨(LV/B1H, LV/B1M (0∼2의 3단계 레벨)을 구하고, 이들 중 작은 쪽(=min (LV/B1H, LV/B1M))을 동정게인계수(b1햇)에 대응하는 잠정열화레벨(LV/B1)로서 구한다.
또, 표 3의 최상단 및 중단의 괄호 없는 항목은 열화판별용 데이터(B1/H)에 관한 것이고, 괄호친 항목은 열화판별용데이터(B1/M)에 관한 것이다. 또, 이 경우에 있어서, 예비적 잠정열화레벨(LV/B1H, LV/B1M)중 작은 쪽을 잠정열화레벨(LV/B1)로서 구하는 것은, 상기 도 5c에 도시된 바와 같이, 촉매장치(3)의 「2」이상의 열화레벨에서는 상기와 같이 정의한 잠정열화레벨(LV/B1H, LV/B1M)은 촉매장치(3)의 열화진행에 따라 작아져 있기 때문이다.
B1/H(B1/M) B1/H ≤X/B1H1(B1/M ≤X/B1M1) X/B1H1 ＜ B1/H ≤X/B1H2(X/B1M1 ＜ B1/M ≤X/B1M2) B1/H ＞ X/B1H2(B1/M ＞ X/B1M2)
LV/B1H(LV/B1M) 0(0) 1(1) 2(2)
LV/B1 min(LV/B1H, LV/B1M)
또, 이 경우에 있어서, 잠정열화레벨(LV/B1H, LV/B1M)을 구하는 처리는 각각에 대응하는 상기 파라미터(qX(식 (44), (45)참조))가 소정값 이하의 충분히 작은 값으로 수속한 단계에서 행하는 것은 STEP6-6의 경우와 동일하다.
상기와 같이해서 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)에 대응하는 잠정열화레벨(LV/A1, LV/A2, LV/B1)을 구한 후, 촉매열화판별처리기(27)는 이들 잠정열화레벨(LV/A1, LV/A2, LV/B1)을 종합해서 촉매장치(3)의 열화레벨을 확정한다(STEP6-9).
구체적으로는 촉매열화판별처리기(27)는 동정게인계수(a1햇, a2햇)에 각각 대응하는 잠정열화레벨(LV/A1, LV/A2)중 어느 큰쪽(=max (LV/A1, LV/A2). 이하, 여기에 참조부호 LV/A를 부기한다)과, 동정게인계수(b1)에 대응하는 잠정열화레벨(LV/B1)로부터, 예를들어, 다음 표 4에 따라 촉매장치(3)의 열화레벨을 확정한다.
LV/A 0 1 2 2
LV/B1 0 또는 1 2 1 0
열화레벨 0 1 2 3
또, 상기 표 4에서는 예를들어, 동정게인계수(a1햇, a2햇)에 관한 잠정열화레벨(LV/A1, LV/A2)의 어느 하나가 「0」에서 「1」로 또는 「1」에서 「2」로 바뀔 때, 동정게인계수(b1)에 관한 잠정열화레벨(LV/B1)도 「1」에서 「2」로 또는 「2」에서 「1」로 바뀐다는 것을 전제로 하고 있으나, 이와같은 바뀌는 타이밍은 열화판별용데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B2/M)의 값의 오차 등에 따라 빗나감이 것도 생각할 수 있다.
그리고, 이같은 것을 고려하면, 촉매장치(3)의 열화레벨은 예를들어, 다음 표 5에 따라 확정하는 것이 더 바람직하다.
LV/A 0 0 1 1 2 2 1 2
LV/B1 0 또는 1 2 2 1 1 2 0 0
열화레벨 0 1 2 3
단, LV/A=max(LV/A1,LV/A2)
이같이 열화레벨을 확정한 후, 촉매열화판별처리기(27)는 그 열화레벨의 값에 따라 상기 열화통지기(29)의 동작제어를 행한다(STEP6-10). 구체적으로는 예를들어, 열화레벨의 값이 최대인 「3」일 경우는 (도 5참조) 촉매장치(3)의 열화가 상당히 진행되어 있으므로 촉매장치(3)의 교환을 촉진하기 위해서 그 취지를 열화통지기(29)에 의해 통지된다.
이상 설명한 내용이 도 9의 STEP6에 있어서의 촉매열화판별 처리기(27)의 처리내용이다.
도 9의 메인루틴 처리의 설명에 돌아가서, 상기와 같이 촉매열화판별 처리기(27)의 연산처리가 행해진 후, 배기측 주연산처리부(13)는 게인계수(a1, a2, b1)의 값을 결정한다(STEP7). 이 처리에서는 상기 STEP2에서 설정된 플래그(f/id/cal)의 값이 「1」일 경우, 즉, 동정기(25)에 의한 게인계수(a1, a2, b1)의 동정처리를 행할 경우에는 게인계수(a1, a2, b1)의 값으로서 각각 상기 STEP5에서 상기와 같이 동정기(25)에 의해 구해진 소정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇; STEP5-11의 리미트 처리를 실시한 것)를 설정한다. 또, f/id/cal=0일 경우, 즉, 동정기(25)에 의한 게인계수(a1, a2, b1)의 동정처리를 행하지 않았을 경우는 게인계수(a1, a2, b1)의 값을 각각 미리 정한 소정값으로 한다.
이어서, 배기측 주연산 처리부(13)는 도 9의 메인루틴에 있어서, 상기 추정기(26)에 의한 연산처리(추정스캐터링출력 V02바의 산출처리)를 행한다(STEP8).
즉, 추정기(26)는 우선, 상기 STEP7에서 결정된 게인계수(a1, a2, b1; 이들 값은 기본적으로는 상기 동정게인계수 a1햇, a2햇, b1햇이다)를 사용해서 상기 식 (13)에서 사용한 계수값(α1, α2, βj(j= 1∼d))을 상기와 같이 산출한다.
이어서, 추정기(26)는 상기 도 9의 STEP3에서 제어사이클별로 취득되는 O2센서 스캐터링출력(VO2)의 현재의 제어사이클 이전의 시계열데이터(VO2(k), VO2(k-1)) 및 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)의 현재의 제어사이클 이전의 시계열데이터(kact(k-j) (j=0∼d1))와 슬라이딩 모드 제어기(27)에서 제어사이클별로 부여되는 상기 목표스캐터링 공연비(kcmd(=SLD 조작입력(usl))의 전회의 제어사이클 이전의 시계열데이터(kcmd(k-j) (=usl(k-j). j=1∼d2-1))와, 상기와 같이 산출한 계수(α1, α2, βj)를 사용해서 상기 식 (13)에 의해 추정스캐터링출력(VO2(k+d)바; 금회의 제어사이클의 시점에서 상기 합계낭비시간(d) 후의 스캐터링출력(VO2)의 추정값)을 산출한다.
배기측 주연산처리부(13)는 다음에 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의해 상기 SLD 조작입력(usl (=목표스캐터링공연비 kcmd))을 산출한다(STEP9).
즉, 슬라이딩 모드 제어기(27)는 우선 상기 STEP8에서 추정기(2)에 의해 구해진 추정 스캐터링력(VO2바)의 시계열데이터(VO2(k+d)바, VO2(k+d-1)바)를 사용해서 상기 식 (25)에 의해 정의된 선형함수(σ바)의 금회의 제어사이클에서 상기 합계 낭비시간(d) 후의 값(σ(k+d)바)(이것은 식 (15)로 정의한 선형함수(σ)의 합계 낭비시간(d) 후의 추정값에 상당한다)을 산출한다.
또한, 슬라이딩 모드 제어기(27)는 상기 σ(k+d)바를 누적 적으로 가산해감(전회의 제어사이클로 구한 가산결과에 금회의 제어사이클에서 산출된 σ(k+d)를 가산한다)으로써 σ(k+d)바 적산값(여기서는 식(27)의 우단 항에 상당)을 산출한다. 또, 이 경우, 본 실시형태에서는 σ(k+d)바의 적산값이 미리 정해진 소정범위내에 수용되게해서 σ(k+d)바의 적산값이 소정의 상한값 또는 하한값을 넘을 경우는 각각 σ(k+d)바의 적산값을 그 상한값 또는 하한값으로 제한하도록 하고 있다. 이는 σ(k+d)바의 적산값 크기가 과대하면 상기 식 (27)에서 구한 적응칙 입력(uadp)이 과대해져서 제어성이 손실될 우려가 있기 때문이다.
이어서, 슬라이딩 모드 제어기(27)는 상기 STEP8에서 추정기(2)에 의해 구해진 추정스캐터링출력(VO2)바의 시계열데이터(VO2(k+d)바, VO2(k+d-1)바)와, 상기와 같이 구한 선형함수의 값(σ(k+d)바) 및 그 적산값과, STEP7에서 결정한 게인계수(a1, a2, b1(이들 값은 기본적으로는 상기 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇이다))를 사용해서 상기 식 (24), (26), (27)에 따라 각각 등가제어입력(ueq), 도달칙입력(urch) 및 적응칙입력(uadp)을 산출한다.
그리고, 슬라이딩 모드 제어기(27)는 이 등가제어입력(ueq), 도달칙입력(urch) 및 적응칙입력(uadp)을 가산함으로써 상기 SLD 조작입력(usl), 즉, O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)을 목표값(VO2/TARGET)으로 수속시키기 위해서 필요한 대상배기계(E)로의 입력(=목표스캐터링공연비(kcmd))을 산출한다.
이것이 STEP9의 처리내용이다. 또, 이와 같이 해서 제어사이클별로 구해지는 SLD 조작입력(usl; =목표스캐터링공연비(kcmd))은 도시하지 않은 메모리에 시계열적으로 기억유지되고, 그것이 추정기(26)의 상기 연산처리를 위해서 사용된다.
상기와 같이 SLD 조작입력(usl)을 산출한 후, 배기측 주연산처리부(13)는 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의한 적응 슬라이딩 모드 제어의 안정성 판별처리를 행해서, 그 적응 슬라이딩 모드 제어가 안정인지의 여부를 표시하는 플래그(f/sld/stb)의 값을 설정한다(STEP10).
이 안정성 판별처리는 도 19의 흐름도와 같이 행한다.
즉, 배기측 주연산처리부(13)는 우선, 상기 STEP9에서 산출되는 선형함수(σ바)의 금회값(σ(k+d)바)와 전회값(σ(k+d-1)바)의 스캐터링(△σ바; 이는 선형함수의 σ바의 변화속도에 상당한다)를 산출한다(STEP10-1).
이어서, 배기측 주연산 처리부(13)는 STEP10-1에서 산출한 스캐터링(△σ바)와 선형함수(σ바)의 금회값(σ(k+d)바)과의 적(△σ바·σ(k+d)바; 이는 σ바에 관한 리아프노프함수(σ바2/2)의 시간 미분함수에 상당한다)가 예정된 소정값(ε2(≥0))이하인지 여부를 판단한다(STEP10-2).
이 경우, △σ바·σ(k+d)바 ＞ ε2가 되는 상태는 σ바2가 증가하는 측이고, 상기 추정스캐터링출력(VO2(k+d), VO2(k+d-1))이 상기 초평면 σ=0에서 이간하는 방향으로 변이해 있는 상태이므로, 적응 슬라이딩 모드 제어가 불안정(상기 STEP9에서 산출되는 SLD 조작입력(usl)이 부적절)하다고 생각된다. 이 때문에, STEP10-2의 판단에서 △σ바·σ(k+d)바 ＞ ε2인 경우에는 적응 슬라이딩 모드 제어가 불안정이라고 하고, 상기 STEP9에서 산출되는 SLD 조작입력(usl)을 사용한 목표공연비(KCMD)의 결정을 소정시간 금지하기 위해서 타이머카운터(tm)(카운트다운타이머)의 값을 소정 초기값(TM)으로 세팅한다(타이머카운터(tm)의 기동. STEP10-4). 그리고 상기 플래그(f/sld/stb)의 값을 「0」(f/sld/stb=0은 적응 슬라이딩 모드 제어가 불안정함을 나타낸다)으로 설정한다(STEP10-5).
또, STEP10-2의 판단에서 사용하는 소정값(ε2)은 이론상은 「0」으로 좋으나 확률적 외란의 영향을 고려하면 「0」보다 약간 큰 값으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 STEP10-2의 판단에서, △σ바·σ(k+d)바 ≤ε2일 경우에는 배기측 주연산처리부(13)는 선형함수(σ바)의 금회값(σ(k+d)바)이 미리 정해진 소정범위내에 있는지의 여부를 판단한다(STEP10-3).
이 경우, 선형함수(σ바)의 금회값(σ(k+d)바)이 소정범위내에 없는 상태는 상기 추정스캐터링출력(VO2(k+d), VO2(k+d-1))이 상기 초평면(σ=0)에서 크게 이간해 있는 상태이기 때문에 적응 슬라이딩 모드 제어가 불안정(상기 STEP9에서 산출되는 SLD 조작입력(usl)이 부적절)하다고 생각된다. 때문에, STEP10-3의 판단으로 선형함수(σ바)의 금회값(σ(k+d)바)이 소정범위내에 없을 경우에는, 적응 슬라이딩 모드 제어가 불안정인 것으로 상기의 경우와 같이, STEP10-4 및 10-5의 처리를 행해서 타이머카운터(tm)를 기동함과 동시에, 플래그(f/sld/stb)의 값을 「0」으로 설정한다.
또, STEP10-3의 판단에서 선형 함수(σ바)의 금회값(σ(k+d)바)이 소정범위 내인 경우에는 배기측 주연산 처리부(13)는 상기 타이머 카운터(tm)를 소정시간(△tm)분, 카운트다운하고(STEP10-6), 또, 그 타이머카운터(tm)의 값이 「0」이하인지의 여부 즉, 타이머카운터(tm)를 기동하고나서 상기 초기값(TM) 분의 소정시간이 경과했는지의 여부를 판단한다(STEP10-7).
이때, tm ＞ 0일 경우, 즉, 타이머카운터(tm)가 계시동작 중에 또 타임업되어 있지 않을 경우는 STEP10-2 또는 STEP10-3의 판단에서 적응 슬라이딩 모드 제어가 불안정인 것으로 판단된 후 그다지 시간이 경과하지 않은 상태에서 적응 슬라이딩 모드 제어가 불안정한 것이 되기 쉬우므로 상기 STEP10-5의 처리를 행해서 상기 플래그(f/sld/stb)의 값을 「0」으로 설정한다.
그리고, STEP10-7의 판단에서 tm≤0일 경우, 즉, 타이머카운터(tm)가 타임업하고 있을 경우에는 적응 슬라이딩 모드 제어가 안정인 것으로서 플래그(f/sld/stb)의 값을 「1」(f/sld/std=1은 적응 슬라이딩 모드 제어가 안정하다는 것을 나타낸다)로 설정한다(STEP10-8).
이상과 같은 처리에 의해 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의한 적응 슬라이딩 모드제어의 안정성이 판단되고, 불안정하다고 판단한 경우에는 플래그(f/sld/stb)의 값이 「0」으로 설정되고, 안정이라고 판달한 경우에는 플래그(f/sld/stb)의 값이 「1」로 설정된다.
또, 본 실시형태에서는 적응 슬라이딩 모드 제어의 안정성 판단은 기본적으로는 상기 STEP10-2 및 10-3의 조건판단으로 행하게 하였으나 어느 한쪽의 조건판단(예를들어, STEP10-2만의 조건판단)으로 행해도 되고, 또는 선형함수(σ바)의 변화속도에 상당한 상기 스캐터링(△σ바)의 크기(절대값)를 소정값과 비교함으로써 적응 슬라이딩 모드 제어의 안정성 판단을 행하도록 하는 것도 가능하다.
도 9로 돌아가서, 상기와 같이 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의한 적응 슬라이딩 모드 제어의 안정성을 나타내는 플래그(f/sld/stb)의 값을 설정한 후, 배기측 주연산 처리부(13)는 플래그(f/sld/stb)의 값을 판단한다(STEP11). 이때 f/sld/stb=1일 경우, 즉, 적용슬라이딩 모드 제어기가 안정인 것으로 판단된 경우에는 적응 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의해 상기 STEP9에서 산출된 SLD 조작입력(usl)의 리미트 처리가 행해진다(STEP12). 이 리미트 처리에서는 SLD조작입력(usl)의 값이나 그 값의 변화폭이 소정범위로 제한되고, STEP9에서 산출된 SLD 조작입력(usl)의 금회값(usl(k))이 소정의 상한값 또는 하한값을 넘을 경우에서는 각각 SLD 조작입력(usl)의 값이 강제적으로 상한값 또는 하한값으로 설정된다. 또, STEP9에서 산출된 SLD조작입력(usl)의 금회값(usl(k))의 전회값(usl(k-1)로 부터의 변화량이 소정량을 넘을 경우에는 SLD 조작입력(usl)의 값이 강제적으로 전회값(usl(k-1))에 그 소정량을 가한 값으로 설정된다.
그리고, 배기측 주연산 처리부(13)는 상기와 같은 SLD 조작입력(usl)의 리미트 처리 후, 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의해 상기 식 (28)에 따라 상기 목표공연비(KCMD)를 산출시켜(STEP14) 금회의 제어사이클 처리를 종료한다.
또, 상기 STEP11의 판단에서 f/sld/stb=0일 경우, 즉, 적응 슬라이딩 모드 제어가 불안정하다고 판단될 경우에는 배기측 주연산 처리부(13)는 금회의 제어사이클에 있어서의 SLD 조작입력(usl)의 값을 강제적으로 소정값(고정치 또는 SLD 조작입력(usl)의 전회값)으로 설정한 후(STEP13), 슬라이딩 모드 제어기(27)에 의해 상기 식 (28)에 따라 상기 목표공연비(KCMD)를 산출시키고(STEP14) 금회의 제어사이클 처리를 종료한다.
또, STEP14에서 최종적으로 결정되는 목표공연비(KCMD)는 제어사이클별로 도시하지 않은 메모리에 시계열적으로 기억유지된다. 그리고, 상기 대국적 피드백 제어기(15) 등이 배기측 주연산처리부(13)에서 결정된 목표공연비(KCMD)를 사용함에 있어서는 (도 8의 STEPf 참조) 상기와 같이 시계열적으로 기억유지된 목표공연비(KCMD)중에서 최신의 것이 선택된다.
이상 설명한 내용이 본 실시형태 장치의 상세한 작동이다.
즉, 그 작동을 요약하면, 기본적으로는 배기측 주연산 처리부(13)에 의해 촉매장치(3) 하류측이 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT; 이는 플랜트로서의 대상배기계(E)이 출력에 상당한다)을 목표값(VO2/TARGET)으로 수속(정정)시키도록 촉매장치(3)로 진입하는 배가스의 목표공연비(KCMD; 이는 대상배기계(E)의 목표입력에 상당한다)가 순서대로 결정된다. 또한, 이 목표공연비(KCMD)에 따라 대상배기계(E)로의 입력(배가스의 공연비)을 생성하는 액츄에이터로서의 엔진(1)의 연료분사량을 목표공연비(KCMD) 및 촉매장치(3)의 상류측 LAF센서(5)의 출력(KACT)에 기초해서 조정함으로써 엔진(1) 공연비가 목표공연비(KCMD)에 피드백 제어된다. 그리고, 상기와 같이 촉매장치(3)의 하류측 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)을 목표값(VO2/TARGET)으로 정정함으로써 촉매장치(3)의 경시열화 등에 의하지 않고 촉매장치(3)의 최적의 배가스 정화성능을 확보할 수 있다.
또한, 이같은 엔진(1)의 공연비 제어와 병행해서 배기측 주연산 처리부(13)는 동정기(25)에 의해 순서대로 구해지는 배기계 모델의 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇) 데이터에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상(열화정도)을 나타내는 열화레벨이 구해진다. 그리고, 이 열화레벨에 따라 적의, 열화통지기(29)에 의한 통지가 행해진다.
따라서, 본 실시형태의 장치는 촉매장치(3)에 의한 배가스의 최적인 정화성능을 확보하도록 엔진(1)의 공연비를 제어하는 그 엔진(1)의 통상적 운전상태에 있어서, 그 공연비 제어를 중단하거나 하지않고 그 공연비 제어와 병행해서 촉매장치(3)의 열화상태 판별(열화레벨의 결정)을 행할 수 있다.
이 경우, 열화상태 판별은 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇) 데이터의 최소 제곱 중심값인 열화판별용 데이터를 사용해서 행해지고, 게다가, 이 열화판별용 데이터는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)가 구해졌을 때의 배가스 유량의 유량역에 의해 분별된다. 따라서, 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)와 배가스의 각 유량역과의 각 조합에 대응해서 구해지는 상기 열화판별용데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)는 그 각각이 촉매장치(3)의 열화상태와의 상관성이 현저하게 된다. 이 결과, 이들 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)에서 상기와 같이 촉매장치(3)의 열화레벨을 구함으로써 그 촉매장치(3)의 열화상태를 정밀도 좋게 판별할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는 엔진(1)의 목표공연비(KCMD)는 외란 등의 영향을 받기 어려운 슬라이딩 모드 제어기(27)와, 대상배기계(E) 및 공연비 조작계의 낭비시간(d1, d2)을 보상하기 위한 추정기(26)와, 대상배기계(E)의 거동을 표현하는 배기계 모델의 파라미터인 게인계수(a1, a2, b1)를 리얼타임으로 순서대로동정하는 동정기(25)를 사용해서 산출된다. 때문에, O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)을 그 목표값(VO2/TARGET)으로 제어하는 데에 최적의 목표공연비(KCMD)를 정밀도 좋게 구할 수 있다.
또한, 엔진(1)의 공연비는 엔진(1)의 거동변화 등의 영향을 적확하게 보상할 수 있는 점화식 형식의 제어기로서의 적응제어기(18)를 주체로해서 상기 목표공연비(KCMD)로 제어된다. 때문에, O2센서(6) 출력(VO2/OUT)의 목표값(VO2/TARGET)으로의 제어를 안정적으로 정밀도 좋게 행할 수 있다. 이 결과, 대상배기계(E)의 거동도 안정되고, 나아가 상기 게인계수(a1, a2, b1)의 동정값인 상기 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)도 동정기(25)에 의해 안정되게 구할 수 있다. 그리고, 이같이 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 안정되게 구할 수 있기 때문에, 이들 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)에 의거한 촉매장치(3)의 열화상태 판별을 안정적으로 적정하게 행할 수 있다.
특히, 본 실시형태에서는 동정기(25)가 대상배기계(E)의 특정 거동상태, 즉 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)에 의해 파악되는 공연비가 린측에서 리치측으로 변화되는 거동상태에 있어서, 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 산출처리(갱신처리)를 행한다. 그리고, 상기와 같은 대상배기계(E)의 거동상태는 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 시계열데이터를 사용해서 표시한 상기 메니지먼트함수(γ)를 사용함으로써 간단하고 확실하게 파악할 수 있다. 때문에, 엔진(1)의 공연비를 상기와 같이 제어하고, 또 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하는데 적정한 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 구할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 순서대로 갱신하기 위해서 사용하는 상기 동정오차(id/e)를 산출할 때에 대상배기계(E)의 주파수특성(로우패스특성)을 고려해서 배기계 모델상에서의 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)에 상당한 상기 동정스캐터링출력(VO2햇)과 O2센서(6)의 실제 스캐터링출력(VO2)에 동일한 주파수특성(로우패스특성)의 필터링을 실시한다. 때문에, 배기계 모델의 주파수특성과 실제 대상배기계(E) 주파수특성이 정합하도록해서 배기계 모델의 게인계수(a1, a2, b1)를 동정할 수 있고, 대상배기계(E)의 거동특성에 정합한 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 구할 수 있다. 따라서, 그 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 신뢰성을 높일 수 있다.
또, 본 실시형태에서는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 순서대로 산출할 때에 상기와 같은 리미트처리를 행함으로써 상기 목표공연비(KCMD)나 여기에 제어되는 엔진(1) 공연비를 평활적으로 안정되게하는 데에 최적 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇) 구할 수 있음과 동시에, 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하는 데에 부적정한 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 배제하면서 그 열화상태와의 상관성을 현저히 갖는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 안정적으로 구할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 배기계 모델이나 동정기(25)의 연산처리에 있어서, LAF센서(5)의 출력(KACT)이나 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)을 그대로 사용하지 않고, LAF센서(5)의 출력과 소정기준값(FLAF/BASE)과의 스캐터링(kact) 및 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)과 그 목표값(VO2/TARGET)(기준값)과의 스캐터링(VO2)를 사용함으로써 동정기(25)의 연산처리의 알고리즘 구축이 용이함과 동시에, 그 연산처리 정밀도를 높일 수 있다. 또, 이것은 추정기(26)나 슬라이딩 모드 제어기(27)의 연산처리에 있어서도 동일하다.
이와같이 본 실시형태에 따르면, 신뢰성 높은 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 구할 수 있기 때문에, 그 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태 판별을 정밀도 좋게 행할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태를 도 20 및 도 21을 참조해서 설명한다. 또, 본 실시형태는 촉매장치의 열화상태 판별처리 일부만이 상기 제 1 실시형태와 상위된 것이 되므로 시스템 구성에 대해서는 상기 제 1 실시형태와 동일 참조부를 사용해서, 설명을 생략함과 동시에, 각종처리(시스템 작동)에 대해도 상기 제 1 실시형태와 동일 부분에 대해서는 상기 도면을 이용해서 상세한 설명을 생략한다. 단, 본 실시형태에서는 상기 엔진(1)이 자동차나 하이브리드차 등의 차량(도시않음)에 그 주행용 추진원으로서 탑재된 것으로, 상기 도 1의 시스템이 차량에 탑재되어 있다. 또, 본 실시형태에서는 차량의 차속을 검출하기 위한 도시않는 센서가 구비되어 있다.
상기 제 1 실시형태에서는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 상기 STEP5에서 구할 때 마다 그들 값에서 상기 열화판별용데이터(A1/H, A1/M, A2/H 또는 A2/M, B1/H, B1/M)를 갱신해서 촉매장치(3)의 열화레벨을 구하게 하였다. 그런데, 예를들어, O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)이 극히 안정적으로 목표값(VO2/TARGET)으로 유지되는 상태에서는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 구하기 위해서 사용하는 상기 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)이나 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)이 거의 일정하게 유지되고, 이같은 상황에서는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 적정하게 구하기 위한 정보가 부족하기(kact나 VO2의 다종류 값이 얻어지지 않기) 때문에, 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값이 실제값에 대해서 오차를 일으키기 쉽다(소위 드리프트현상이 생긴다). 그리고, 이같은 오차를 일으킨 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 사용해서 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)를 갱신하고, 촉매장치(3)의 열화레벨을 구하면 그 열화레벨의 정밀도가 악화된다.
본 실시형태에서는 이같은 상태를 회피하는 것으로, 그 개요는 다음과 같다.
즉, 본 실시형태는 상기 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)이나 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)이 거의 일정상태인지 여부, 환언하면 LAF센서(5)의 출력(KACT)의 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)이 대략 일정 상태인지 여부를 제어사이클별로 판단한다. 또, LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)이나 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)이 대략 일정해지는 상황은 엔진(1)의 흡기량(상세하게는 1연소사이클 당 흡기량으로, 이는 흡기압(PB)에 따른 것이 된다)이 대략 일정하게 유지되는 상황이나 엔진(1)을 탑재한 차량의 차속이 대략 일정하게 유지되는 상황에 있어서 생기기 쉬우므로, 엔진(1)의 흡기량이나 차량의 차속이 대략 일정상태인지 여부의 판단도 제어사이클별로 행한다. 그리고, 이들 판단결과를 종합해서 각 제어사이클별로 얻어진 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)가 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하는데 적정한지 여부를 결정하고, 적정하다고 판단할 경우에만 그 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값을 사용해서 상기 열화판별용데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)를 갱신해서 촉매장치(3)의 열화레벨을 구한다.
이같은 처리는 구체적으로는 상기 도 9의 STEP6에 있어서, 도 20의 흐름도와 같이 상기 촉매열화판별처리기(27; 도 3참조)로 실행된다.
즉, 상기 촉매열화판별처리기(27)는 우선 상기 제 1 실시형태와 같이 상기 추정배가스유량(ab/SV)을 산출한 후 (STEP6-1) 금회의 제어사이클에 있어서 상기 STEP5(도 9참조)에서 구한 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)가 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하는 데에 적정한 것인지 여부를 판단하는 처리를 행해서 그 적부를 각각 「1」,「0」으로 표시하는 플래그(f/pe)를 설정한다(STEP6-a).
이 판단처리는 도 21의 흐름도와 같이 행해진다. 우선, 흡기압(PB)의 검출데이터, 차속(v)의 검출 데이터상기 LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)의 데이터 및 상기 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 데이터에 각각 하이패스 특성의 필터링을 실시함으로써 각 데이터의 변동상태를 나타내는 흡기압 변동 파라미터(PRA1), 차속변동파라미터(PRA2), 공연비 변동 파라미터(PRA3) 및 O2변동 파라미터(PRA4)를 구한다(STEP6-a-1∼6-a-4).
여기서, 상기 필터링은 각각의 데이터 값의 제어사이클별 변화량(금회값과 전회값의 차)을 현재에서 과거에 걸친 소정수의 제어사이클만큼(예를들어, 3제어사이클만큼), 가산함으로써 행해지는 것이다. 따라서, 이 필터링에 의해 얻어지는 상기 각 변동파라미터(PRA1∼PAR4)는 각각 흡기압(PB), 차속(V), LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact), O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)의 변화속도에 상당하는 것이다. 때문에, 예를들어, 흡기압 변동 파라미터(PRA1)는 그것이 「0」에 가까울 때 흡기압(PB)이 대략 일정한 (시간적 변동이 작은) 것을 의미한다. 이 사실은 타 변동 파라미터(PRA2∼PRA4)에 대해도 동일하다.
또, 흡기압(PB)이 대략 일정하다는 것은 엔진(1) 흡기량이 대량 일정하다는 것과 동등하다.또 스캐터링출력(kact)이나 스캐터링출력(VO2)이 대략 일정한 것은 각각 LAF센서(5)의 출력(KACT), O2센서(6)의 출력(VO2/OUT)이 대략 일정하다는 것과 동등하다.
상기와 같이 각 변동 파라미터(PRA1∼PRA4)를 구한 후, 상기 촉매열화처리기(27)는 각 변동 파라미터(PRA1∼PRA4)의 절대값을 각각에 대응해서 미리 정한 한계값(ε11, ε12, ε13, ε14; 이들 한계값는 충분히 작은 양의 값이다)과 비교한다(STEP6-a-5).
여기서, 본 실시형태는 각 변동 파라미터(PRA1∼PRA4)의 절대값 |PRA1|, |PRA2|, |PRA3|, |PRA4|중의 어느 하나가 각각에 대응하는 한계값(ε11, ε12, ε13, ε14) 보다 작은 상태, 즉 흡기압(PB), 차속(V), 스캐터링출력(kact) 및 스캐터링출력(VO2)의 어느 하나가 대략 일정하게 되어 있는 상태가 소정시간(T1) 계속된 경우에 상기 STEP5에서 동정기(25)가 구한 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 촉매장치(3)의 열화상태의 판단을 위해서 사용하는 것이 부적정하다고 판단한다. 또, 각 변동파라미터(PRA1∼PRA4)의 절대값 |PRA1|, |PRA2|, |PRA3|, |PRA4|의 어느것도 각각에 대응하는 한계값(ε11, ε12, ε13, ε14) 이상의 값인 상태, 즉, 흡기압(PB), 차속(V), 스캐터링출력(kact) 및 스캐터링출력(VO2)의 모두가 어느 정도의 시간적 변동을 낳고 있는 상태가 소정시간(T2) 계속된 경우, 상기 STEP5에서 동정기(25)가 구한 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 촉매장치(3)의 열화상태 판별을 위해서 사용하는 것이 적정하다고 판단한다.
그래서, 상기 STEP6-a-5에서, |PRA1| ＜ ε11, |PRA2| ＜ ε12, |PRA3| ＜ ε13및 |PRA4| ＜ ε14의 어느 한 조건이 성립하고 있을 때는 촉매열화판별처리기(27)는 그 상태가 소정시간(T1) 계속되었는지 여부를 관찰하기 위해서 미리 그 소정시간(T1)을 초기값으로 설정한 타이머카운터(tm1; 카운트다운타이머) 값을 제어사이클별로 소정값(△t)씩 카운트다운한다(STEP6-a-6). 또, 다른 쪽의 상기 소정시간(T2)을 계시하기 위한 타이머카운터(tm2; 카운트다운타이머)의 값을 그 소정시간(T2)에 초기화해둔다(STEP6-a-7).
그리고, 촉매열화판별처리기(27)는 상기 타이머카운터(tm1)가 「0」이하가 되었는지 여부, 즉, |PRA1| ＜ ε11, |PRA2| ＜ ε12, |PRA3| ＜ ε13, 및 |PRA4| ＜ ε14의 어느 한 조건이 상기 소정시간(T1) 계속했는지 여부를 판단하고(STEP6-a-8), tml ≤0이 될 경우는 상기 STEP5에서 구해진 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 촉매장치(3)의 열화상태 판별을 위해서 사용하는 것이 부적정하다고 하고, 상기 플래그(f/pe)의 값을 「0」으로 설정한다(STEP6-a-9). 또, STEP6-a-8에서 tm1 ＞ 0일 경우에는 상기 플래그(f/pe)의 값을 현상으로 유지한 채(플래(f/pe)의 초기값은 「1」이다) 도 20의 흐름도 처리로 복귀한다.
한편, 상기 STEP6-a-5에서 |PRA1| ≥ε11, |PRA2| ≥ε12, |PRA3| ≥ε13및 |PRA4| ≥ε14의 모든 조건이 성립되었을 때 즉, 흡기압(PB), 차속(V), 스캐터링출력(kact) 및 스캐터링출력(VO2)의 어느 것도 어느 정도의 시간적 변동을 낳고 있는 상태일 때는 촉매열화판별처리기(27)는 상기 소정시간(T2)을 계시하는 상기 타이머카운터(tm2)의 값을 제어사이클별로 소정값(△t)씩 카운트다운한다(STEP6-a-10). 또, 상기 STEP6-a-6에 관한 타이머카운터(tm1)의 값을 그 초기값인 상기 소정시간(T1)에 초기화해 둔다(STEP6-a-1).
그리고, 촉매열화판별처리기(27)는 상기 타이머카운터(tm2)가 「0」이하가 되었는지 여부, 즉, |PRA1| ≥ε11, |PRA2| ≥ε12, |PRA3| ≥ε13, 및 |PRA4| ≥ε14의 어느 하나의 조건이 상기 소정시간(T1) 계속했는지 여부를 판단(STEP6-a-12)하고, tm2 ≤0이 될 경우에 상기 STEP5에서 구한 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)을 촉매장치(3)의 열화상태 판별을 위해서 사용하기가 적정하다고 하고, 상기 플래그(f/pe)의 값을 「1」로 설정한다(STEP6-a-13). 또, STEP6-a-12에서 tm2 ＞ 0일 경우는 상기 플래그(f/pe)의 값을 현상으로 유지한 채 도 20의 흐름도 처리로 복귀한다.
상기와 같은 처리에 의해 흡기압(PB), 차속(V), 스캐터링출력(kact) 및 스캐터링출력(VO2)의 어느 하나가 대략 일정하게 지속되는 상태(STEP6-a-5의 판단결과가 YES가 되는 상태)가 소정시간(T1 계속 유지되면 STEP5에서 구해진 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 촉매장치(3)의 열화상태 판별을 위해서 사용하기가 부적정하게 된다(f/pe=0으로 설정된다). 이때, 상기 상태가 소정시간(T1) 계속되지 않고, 일시적인 것일 경우는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 상술한 바와 같은 드리프트 현상이 즉석에서 생기는 일은 없으므로 그 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 촉매장치(3)의 열화상태 판별을 위해서 사용하는 것이 부적정하다고 판단되지 않는다(f/pe=1로 유지된다).
또, 상기와 같이 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 촉매장치(3)의 열화상태 판별을 위해서 사용하는 것이 부적정하다고 판단한 후, 흡기압(PB), 차속(V), 스캐터링출력(kact) 및 스캐터링출력(VO2) 모두가 어느 정도의 변동을 발생시키는 상태(STEP6-2-5의 판단결과가 NO가 되는 상태)가 소정시간(T2) 계속 유지되면 STEP5에서 구해진 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 촉매장치(3)의 열화상태 판별을 위해서 사용하는 것이 적정하게 된다(f/pe=0로 설정한다). 여기서, 소정시간(T2)의 계속성을 조건으로 하는 것은 노이즈 등에 의해 일시적으로 흡기압(PB), 차속(V), 스캐터링출력(kact) 및 스캐터링출력(VO2)이 변동을 발생시키는 경우를 배제하기 위해서다.
또, 상기 소정시간(T1, T2)에 관해서, 본 실시형태에서는 T1 ＞ T2로 되어 있다. 이는 흡기압(PB)이나 차속(V), 스캐터링출력(kact), 스캐터링출력(VO2)이 대략 일정하게 유지된 경우에 생기는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 상기와 같은 드리프트 현상은 비교적 서서히 진행하고, 또, 흡기압(PB), 차속(V), 스캐터링출력(kacl) 및 스캐터링출력(VO2)의 변동을 발생시키는데 따른 그 드리프트현상의 해소는 비교적 신속하게 행해지기 때문이다.
도 20으로 돌아가서, 상기와 같이 STEP6-a의 판단처리(플래그(f/pe)의 설정처리)를 행한 후, 촉매열화판별처리기(27)는 플래그(f/pe)의 값을 판단한다(STEP6-b). 이때, f/pe=1일 경우, 즉 상기 STEP5에서 구해진 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)이 촉매장치(3)의 열환판별을 위해서 적정하다고 판단한 경우에는 상기 제 1 실시형태에서 설명한 STEP6-2∼6-10의 처리를 행하고, 이에 따라 촉매장치(3)의 열화레벨을 상기와 같이 결정한다.
한편, STEP6-b에서, f/pe=0일 경우에는 STEP6-2∼6-10의 처리가 생략되어서, 상기 도 9의 메인루틴처리로 복귀한다. 따라서, 이 경우에는 촉매장치(3)의 열화레벨은 갱신되지 않고, 현상값으로 유지된다.
이상 설명한 것 이외의 처리에 대해서는 상기 제 1 실시형태와 완전 동일하다.
이같은 본 실시형태에 의하면, LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)이나 O2센서(6)의 스캐터링출력(VO2)이 대략 일정하게 유지되는 상황 또는 엔진(1)의 흡기압(PB)이나 차량의 차속(V)이 대략 일정하게 유지되어 상기 스캐터링출력(kact, VO2)이 대략 일정하게 유지되어 상기 스캐터링출력(kact, VO2)가 대략 일정하게 유지되기 쉬운 상황 즉, 상기 STEP5에서 동정기(25)가 구하는 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 드리프트 현상이 생겨 그들 오차가 정상적으로 생기는 상황에서는 그 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)을 사용한 촉매장치(3)의 열화레벨 결정은 행해지지 않고 그 열화레벨은 현상값으로 유지된다.
이 때문에, 촉매장치(3)의 열화상태 판별결과(열화레벨)의 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.
또, 본 실시형태에서는 흡기압(PB), 차속(V), 스캐터링출력(kact) 및 스캐터링출력(VO2)의 어느 하나가 대략 일정하게 유지된 경우, 촉매장치(3)의 열화상태 판별은 행해지지 않게 되나, 차량의 실제 주행중 상기와 같은 상황이 장시간에 걸쳐 계속되는 것은 통상적으로는 없다. 따라서, 촉매장치(3)의 열화상태의 판별기회가 상기 제 1 실시형태의 것에 비해 크게 제한되는 것은 아니고, 엔진(1)의 다양한 운전상태로 촉매장치(3)의 열화상태를 판별할 수 있다.
또, 본 실시형태에서, 흡기압(PB), 차속(V), 스캐터링출력(kact) 및 스캐터링출력(VO2)중의 어느 하나가 대략 일정하게 유지된 경우에 촉매장치(3)의 열화상태 판별처리를 행하지 않게 하였으나 상기 흡기압(PB)등 중의 복수가 대략 일정하게 유지된 경우에 열화상태 판별처리를 행하지 않고, 그 이외의 경우에 촉매장치(3)의 열화상태의 판별처리를 행해도 좋다. 또, 흡기압(PB), 차속(V), 스캐터링출력(kact) 및 스캐터링출력(VO2)중 어느 하나만을 감시하고, 그것이 대략 일정하게 유지된 경우에 촉매장치(3)의 열화상태 판별처리를 행하지 않아도 된다.
또, 본 실시형태에서는 엔진(1)의 흡기량의 대용으로 흡기압(PB)을 사용하도록 하였으나 그 흡기량을 흡기압(PB)이나 엔진(1)의 연료분사량 등으로 추정하거나 플로우 센서 등으로 직접적으로 검출해서 그 추정 또는 검출한 흡기량이 대량 일정하게 유지된 때에 촉매장치(3)의 열화상태 판별처리를 행하지 않아도 된다.
이상, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태를 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되지 않고 예를들어, 다음과 같은 변형태양도 가능하다.
즉, 상기 실시형태는 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하기 위해서 동정기(25)가 구하는 모든 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)를 사용하였으나 그들 중 어느 하나, 또는 둘에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별해도 된다.
예를들어, 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 어느 하나에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하는 경우에는 동정게인계수(a2햇)에 대응해서 상기 표 1에 도시된 잠정열화레벨(LV/A2) 혹은 동정게인계수(a2햇)에 대응하여 상기 표2에 도시된 잠정열화레벨(LV/A2)를 그대로 사용함으로써 촉매장치(3)의 열화상태를 도 5의 열화레벨 0, 열화레벨 1, 및 2이상의 열화레벨(열화레벨 그 또는 열화레벨 3)의 3단계로 분류해서 판별할 수 있다. 그리고, 이 경우에 있어서, 상기 열화판별데이터(A1/H, A1/M 또는 A2/H, A2/M)와 비교하는 한계값을 더욱 많게 하면, 촉매장치(3)의 열화상태를 더 많은 열화레벨로 분류해서 판별할 수 있다.
또, 예를들어, 동정게인계수(a1햇, a2햇) 양자에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별할 경우는 예를들어, 표 1에 도시된 잠정열화레벨(LV/A1)과 표 2에 도시된 잠정열화레벨(LV/A2)중 큰 쪽(=max(LV/A1, LV/A2))의 레벨값에 의해 상기와 같이 촉매장치(3)의 열화상태를 레벨 0∼2의 3단계로 분류해서 분류해서 판별할 수 있다.
예를들어, 촉매장치(3)의 열화상태를 도 5의 열화레벨 0과 열화레벨1을 분류해서 판별할 수 있으면 충분한 경우(예를들어, 열화레벨1에 있어서 촉매장치(3)를 내용(耐用) 한계로 인해서 신품으로 교환할 경우)에는 동정게인계수(b1) 만에 기초해서 열화상태의 판별을 행하는 것도 가능하다. 이 경우에는 예를들어, 배가스의 고유량역에 대응해서 상기와 같이 구해지는 상기 열화판별용 데이터(B1/H)와 중유량역에 대응해서 상기와 같이 구해지는 상기 열화판별용데이터(B1/M)의 어느 한쪽 또는 양자가 각각에 대응하는 한계값(X/B1H2, X/B1M2; 도 5c 참조)을 넘을 경우에 촉매장치(3)의 열화레벨을 「1」이라 판단한다. 그리고, 이 이외의 경우에 촉매장치(3)의 열화레벨을 「0」이라 판단하면 된다.
또는 예를들어, 상기 표 3에 도시된 잠정열화레벨(LV/B1)을 사용하면 도 5의 레벨 1 까지의 열화레벨을 3단계로 분류해서 판별할 수도 있다.
또, 동정게인계수(b1햇)에 관해서는 도 5c와 같이, 촉매장치(3)의 열화 진행이 어느 정도 진행하면 동정게인계수(b1햇) 또는 그것에 대응하는 열화판별용 데이터(B1/H, B1/M) 값이 증가경향에서 감소 경향으로 전환된다(B1/H, B1/M의 값이 촉매장치(3)의 열화진행 도중에서 극대치를 취한다). 이 때문에, 열화판별용데이터(B1/H, B1/M)의 값과 각각에 대응해서 정한 도 5c의 한계값(X/B1H1, X/B1H2, X/B1M1, X/B1M2)과의 비교결과 만으로는 촉매장치(3)의 열화상태를 예를들어, 도 5의 열화레벨 0∼3의 4단계로 분류해서 판단할 수는 없다. 그런데, 예를들어, 다음과 같은 수법을 사용하면 동정게인계수(b1햇)에만 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 도 5의 열화레벨 0∼3의 4단계로 분류해서 판단할 수도 있다. 이하에 이것을 본 발명의 제 3 실시형태로서 설명한다.
즉, 이 경우에는 예를들어, 도 18 또는 도 20의 STEP6-1∼6-5의 처리에 의해 동정게인계수(b1햇)에 대응하는 열화판별용 데이터(B1/H, B1/M)가 새로이 구해질 때 마다 도 22의 흐름도와 같이 처리를 실행한다.
이 처리는 우선, 새로 구해진 열화판별용 데이터(B1/H)의 값과 촉매장치(3)의 신품상태에서 현재까지 구해진 열화판별용데이터(B1/H) 값의 최대값을 유지하는 파라미터(PK/B1H; 이하 최대값 파라미터(PK/B1H)라 함)의 현재치를 비교한다(STEP101). 또, 최대치 파라미터(PK/B1H)의 초기값은 예를들어, 「0」으로도 좋다.
이때, B1/H＞PK/B1H이면, 최대값 파라미터(PK/B1H)를 새로운 열화판별용 데이터(B1/H)차로 갱신하고 (STEP102), 다시 열화판별용 데이터(B1/H)값이 극대치를 취하였는지 여부를 각각 「1」,「0」으로 표시하는 플래그(f/B1H/PK)의 값을 「0」으로 한다(STEP103).
또, B1/H≤PK/B1H일 경우는 다시 열화판별용 데이터(B1/H)의 값이 현재의 최대값 파라미터(PK/B1H)의 값 보다 소정량(△H (＞0)) 이상, 작은지 여부를 판단한다(STEP104). 이때, B1/H ＜ PK/B1H-△H이면 열화판별용데이터(B1/H)의 값이 극대치를 취한 것으로 해서 플래그(f/B1H/PK)의 값을 「1」로 한다(STEP105). 한편, B1/H≥PK/B1H-△H일 경우에는 열화판별용 데이터(B1/H)의 값의 증가경향에 있어서, 노이즈 등에 의해 열화판별용 데이터(B1/H)의 값이 일시적으로 감소한 상황이 생각되므로 상기 STEP103으로 옮겨 플래그(f/B1H/PK)의 값을 「0」으로 한다.
이어서, 열화판별용데이터(B1/M)에 대해도 상기와 완전히 같은 처리를 행해서 그 열화판별용 데이터(B1/M)에 대응한 최대값 파라미터(PK/B1M)의 갱신과, 플래그(f/B1M)/PK)의 값의 설정을 행한다(STEP106∼110). 이 경우에 있어서 STEP109에서 사용하는 △M은 상기 STEP104에서 사용하는 소정량 △H에 상당하는 것으로, 그 STEP109의 판단처리는 상기 STEP104의 판단처리의 경우와 같이 열화판별용 데이터(B1/M) 값의 증가경향에 있어서, 그 열화판별용 데이터(B1/H) 값이 일시적으로 감소한 경우에 오류로 플래그(f/B1H/PK)가 「1」로 세트되는 (열화판별용 데이터 B1/M의 값이 극대치를 취했다고 보이는) 것을 배제하는 것이다.
또, 최대값 파라미터(PK/B1H, PK/B1M) 및 플래그(f/B1H/PK, f/B1M/PK)의 값은 엔진(1)의 운전정지 상태에서도 상실되지 않도록 도시하지 않은 불휘발성 메모리에 기억 유지해 둔다.
이상과 같은 처리에 의해 각 열화판별용 데이터(B1/H, B1/M)가 극대치를 취했는지 여부의 정보가 각각 플래그(f/B1H/PK, f/B1M/PK)의 값으로서 기억유지된다.
이어서, 플래그(f/B1H/PK, f/B1M/PK)의 값의 양자가 「1」인지 여부를 판단하고 (STEP111), 그 양자가 「1」일 경우는 열화판별용데이터(B1/H, B1/M) 양자가 극대치를 취했는지 여부를 각각 「1」,「0」에 의해 표시하는 플래그(f/B1/PK)의 값을 「1」로 설정한다(STEP112). 또, STEP109의 조건이 성립되지 않을 경우에는 플래그(f/B1/PK)의 값을 「0」으로 설정한다(STEP113). 또, 이 플래그(f/B1/PK)의 값도 도시않는 불휘발성 메모리에 기억유지해 둔다.
한편, 상기와 같이 해서 플래그(f/B1/PK)의 값을 설정하는 외에 상기 실시형태의 경우와 같이해서 상기 표 3에 따라 순서대로 잠정열화레벨(LV/B1)을 구해둔다. 그리고, 이 잠정열화레벨(LV/B1)과 상기 플래그(f/B1/PK)로부터 예를들어, 다음 표 6에 따라 촉매장치(3)의 열화레벨을 확정한다.
f/B1/PK 0 0 또는 1 1 1
LV/B1 0 또는 1 2 1 0
열화레벨 0 1 2 3
이상과 같은 처리를 행함으로써 동정게인계수(b1햇)만에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 도 5의 열화레벨 0∼3의 4단계로 분류해서 판단할 수 있다.
또, 이같은 처리에 의한 판별결과와, 동정레인계수(a1햇 또는 a2햇)에 의거한, 상술한 바와 같은 판별결과를 종합해서 촉매장치(3)의 열화상태를 최종적으로 판단하게 해도 된다.
또, 상기 각 실시형태에서는 촉매장치(3)의 열화상태(열화레벨)를 4단계로 분별해서 판단하였으나 예를들어, 각 열화판별용데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)와 비교하는 한계값을 많게 함으로써 더 많은 열화레벨로 분별해서 촉매장치의 열화상태를 판별할 수도 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는 기본적으로는 각 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)의 값의 크기에 기초해서 촉매장치의 열화상태를 판별하였으나 그들 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)의 변화특성에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별할 수도 있다. 예를들어, 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M)는 도 5a와 같이, 촉매장치(3)의 열화진행에 대한 증가율(도 5a의 곡선의 접선경사)이 서서히 작아져 간다. 때문에, 예를들어, 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M)가 새로이 구해질 때 마다 그 최신치와 전회값의 변화량을 구하면 그 변화량 크기는 촉매장치(3)의 열화진행에 따라 작아져 간다. 따라서, 이 변화량에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별할 수도 있다. 또, 열화판별용 데이터(B1/H, B1/M)는 상기와 같이 극대치를 취하기 때문에 촉매장치(3)의 열화상태를 예를들어, 열화판별용 데이터(B1/H, B1/M)의 양자 또는 어느 한쪽이 극대치를 취하기 전의 상태와, 극대치를 취한 후의 상태로 분류해서 판단할 수 있으면 되는 경우에는, 상기 도 20의 설명과 같이 설정된 플래그(f/B1H/PK, f/B1M/PK) 또는 (f/B1/PK)의 값에 따라 촉매장치(3)의 열화상태를 판별할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에서는 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)를 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 데이터에 그 최소 제곱 중심값을 구하는 필터링 처리를 실시한 것으로 하였으나 예를들어, 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 데이터에 그 평균값 또는 가중평균값을 구하는 필터링 처리를 실시한 것을 열화판별용 데이터로서 사용할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하기 위해서 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 데이터에 필터링 처리를 실시한 열화판별용데이터(A1/H, A1/M, A2/H, A2/M, B1/H, B1/M)를 사용하였으나 촉매장치(3)의 열화상태의 판별정도를 너무 높게할 필요가 없을 경우는 각 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 데이터를 그대로 사용해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별해도 된다.
이 경우에는 상기 실시형태나 상기 각 변형태양에 있어서 열화판별용 데이터(A1/H, A1/M) 대신 각각에 대응하는 배가스의 유량역에서 얻어지는 동정게인계수(a1햇)를 사용한다. 동일하게, 열화판별용 데이터(A2/H, A2/M) 대신 각각에 대응하는 배가스의 유량역에서 얻는 동정게인계수(a2햇)를 사용하고 또, 열화판별용 데이터(B1/H, B1/M) 대신 각각에 대응하는 배가스의 유량역에서 얻어지는 동정게인계수(b1햇)를 사용한다. 그리고, 상기 실시형태나 상기 각 변형태양의 설명과 같이, 그들 동정게인계수(a1햇, a2햇, b1햇)의 값을 적당한 한계값과 비교하는 등을 함으로써 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하게(열화레벨을 확정하게) 하면 된다.
또, 상기 실시형태에서는 열화판별용데이터를 배가스의 고유량역과 중유량역으로 분류해서 구하게 하였으나 더 많은 유량역으로 분류해도 된다. 또는 엔진(1)이 생성하는 배가스의 유량이 어느 좁은 영역에 한정되는 엔진(1) 운전을 행할 경우에는 배가스의 유량역을 분별하지 않고 열화판별용 데이터를 구하고, 그 열화판별용 데이터에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는 대상배기계(E) 모델(배기계 모델)을 식 (1)로 표시하였으나 예를들어, 2차째의 자기회귀항(VO2(k-1)의 항)을 생략하거나 또는 더 많은 자기회귀항(예를들어, VO2(k-2)를 포함하는 항을 추가한다)을 포함하는 식에 의해 배기계 모델을 표현해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하기 위해서 사용하는 대상배기계(E)의 모델과, 엔진(1)의 공연비를 제어하기(목표공연비(KCMD)를 산출하기) 위해서 사용하는 대상배기계(E) 모델을 동일하게 하고, 그 모델의 파라미터(게인계수; a1, a2, b1)를 동일 동정기(25)에 의해 고정하도록 하였으나 각각에 사용하는 대상배기계(E) 모델을 각각 별도로 설정하고, 그들 모델의 파라미터를 각각 별도의 동정기에 의해 동정해도 된다.
또, 상술한 실시형태에서는 엔진(1)의 공연비를 촉매장치(3)의 최적의 정화성능이 얻어지는 공연비로 제어하면서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하게 하였으나, 그 열화상태의 판별에 있어서는 반드시 엔진(1)의 공연비를 상기와 같이 제어할 필요는 없고, 다른 형태로 엔진(1)의 운전을 행하고 있는 상태에 있어서도 배기계 모델의 파라미터(게인계수; a1, a2, b1)를 동정하면 그 동정값에 기초해서 촉매장치(3)의 열화상태를 판별할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에서는 엔진(1)의 목표공연비(KCMD) 산출을 적응 슬라이딩 모드 제어를 이용해서 행하였으나, 통상의 슬라이딩 모드 제어(적응칙을 사용하지 않는 것)를 이용해서 목표공연비(KCMD) 산출을 행해도 된다.
또, 그 목표공연비(KCMD) 산출에 있어서는 추정기(26)에 의해 상기 합계 낭비시간(d)의 영향을 보상하였으나 대상배기계(E)나 공연비 조작계의 낭비시간이 무시할 정도로 작을 경우는 추정기(26)를 생략해도 된다. 이 경우에는 슬라이딩 모드 제어기(27)나 동정기(25)의 연산처리는 d=d1=0으로 해서 행하면 된다.
또, 상술한 실시형태에서는 제 2 배가스센서로서 O2센서(6)를 사용하였으나, 제 2 배가스센서는 촉매장치(3)의 소요 정화 성능을 확보하는 데는 제어하는 촉매장치 하류의 배가스의 특정성분 농도를 검출할 수 있는 센서이면 타센서를 사용해도 된다. 즉, 예를들어, 촉매장치 하류의 개가스 중의 일산화탄소(CO)를 제어할 경우는 CO센서, 질소산화물(NOx)을 제어할 경우에는 NOx센서, 탄화수소(HC)를 제어할 경우는 HC센서를 사용한다. 삼원촉매장치를 사용한 경우에는 상기의 어느 가스성분의 농도를 검출하더라도 촉매장치의 정화성능을 최대한으로 발취시키도록 제어할 수 있다. 또, 환원촉매장치나 산화촉매장치를 사용한 경우에는 정화하고자 하는 가스성분을 직접 검출함으로써 정화성능 향상을 도모할 수 있다.
또한, 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하는 데는 제 2 배가스센서로서 LAF센서(5) 이외의 배가스센서를 사용해도 되고, 제 1 배가스센서와 동일하게 CO센서, NOx센서, HC센서 등을 사용할 수 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 배가스센서는 상술한 실시형태와 같이 대상배기계(E)의 모델화를 행해서 그 모델의 파라미터를 동정했을 때에 그 동정값과 촉매장치의 열화상태 사이에 비교적 현저한 상관성을 갖는 것을 선정하면 된다.
또, 상기 실시형태에서는 동정기(25), 추정기(26), 슬라이딩 모드 제어기(27)의 연산처리에 있어서, LAF센서(5)의 스캐터링출력(kact)나 O2센서(6) 스캐터링출력(VO2), 목표스캐터링공연비(kcmd)를 사용하였으나 LAF센서(5) 출력(KACT)이나 O2센서(6)의 출력(VO2/OUT), 목표공연비(KCMD)를 그대로 사용해서 동정기(25), 추정기(26), 슬라이딩 모드 제어기(27)의 연산처리를 행할 수도 있다. 또, 스캐터링출력(kact)이나 목표공연비(KCMD)에 관한 상기 기준값(FLAF/BASE)은 반드시 일정값으로 할 필요는 없고, 그 기준값(FLAF/BASE)을 엔진(1) 회전수(NE)나 흡기압(PB) 등에 응해서 설정해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는 촉매장치(3)의 최적 정화성능을 확실하게 학보하기 위해서 동정기(25), 추정기(26) 및 슬라이딩 모드 제어기(27)를 사용해서 목표공연비(KCMD)를 산출하고, 또 엔진(1)의 공연비를 적응제어기(18)를 사용해서 피드백 제어하였으나, 촉매장치(3)의 정화 성능이 그다지 요구되지 않을 경우에는 목표공연비(KCMD) 산출이나 엔진(1) 공연비의 피드백 제어는 일반적인 PID 제어 등에 의해 행해도 된다.
또, 상술한 실시형태에서는 도 5의 열화레벨(3)에 있어서 촉매장치(3)의 교환을 촉진하기 위해서 열화통지기(29)에 의한 통지를 행하게 하였으나, 이같은 통지를 행하는 타이밍은 열화상태를 판별하는 촉매장치 종류, 능력 등을 고려해서 정하면 된다. 또한, 촉매장치(3)의 각 열화레벨에 있어서 각각 별도의 통지를 행해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는 엔진(1)의 배기관(2)에 구비한 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하는 것을 제시하였으나 촉매장치(3)의 단체의 열화상태를 판별하는 경우에는 엔진(1)과는 별도의 연소기기에 의해 엔진(1)과 같은 혼합기를 연소시킴으로써 생성한 배가스를 촉매장치(3)에 공급하면서 그 촉매장치(3)의 열화상태를 판별하는 것도 가능하다.
발명의 개시
본 발명의 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별 방법은 이같은 목적을 달성하기 위해서 연료와 공기의 혼합기의 연소에 의해 생성된 배가스를 정화하는 촉매장치 열화상태를 판별하는 방법으로, 상기 촉매장치의 상류측과 하류측에 각각 배가스의 성분상태에 따른 출력을 발생하는 제 1 배가스센서 및 제 2 배가스센서를 배치해서 이루어지는 배기통로에 그 상류측에서 상기 혼합기의 연소에 의해 생성된 배가스를 공급하는 배가스 공급공정과, 상기 배기통로로의 배가스 공급시에 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 각 출력 데이터를 취득하는 검출공정과, 상기 배기통로에 있어서의 상기 제 1 배가스센서에서 제 2 배가스센서까지의 상기 촉매장치를 포함한 배기계(排氣系)를 대상으로 하고, 그 대상 배기계 거동을 표현하는 것으로 미리 구축한 그 대상 배기계 모델에 대해서 그 모델이 설정할 적어도 하나의 파라미터 값을 상기 검출공정에서 취득한 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력 데이터에 기초해서 동정(同定)하는 동정공정과 그 동정공정으로 구한 상기 파라미터의 동정값 데이터에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 열화판별공정으로 되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본원 발명자 등의 각종 검토에 의하면 상기 제 1 가스센서에서 제 2 배가스센서 까지의 상기 촉매장치를 포함한 상기 대상배기계의 거동을 표현하는 모델을 구축해 두고, 그 모델이 설정할 상기 파라미터(모델의 거동을 규정하는데 있어 어떤 값으로 설정해야하는 파라미터)의 값을 상기 배기통로에 배가스를 공급하면서 취득한 양(兩) 배가스센서의 출력 데이터에 기초해서 동정할 때, 그 파라미터의 동정값은 촉매장치의 열화상태와의 사이에 어느 특징적 상관관계를 발생시키는 경향이 있다(예를들어, 촉매장치의 열화진행에 따라 파라미터 동정값의 크기가 증가 또는 감소해가는 등). 그리고, 상기 파라미터 값의 동정은 기본적으로는 양 배가스센서의 출력이 어느 정도의 변동을 발생시키는 상황이면 지장 없이 양배가스센서의 출력 데이터에 기초해서 행할 수 있다. 이 때문에, 상기 파라미터 값의 동정을 상기 혼합기 연소에 의한 배가스의 생성상태나 그 혼합기 연소를 행하는 내연기관의 운전상태 등의 다양한 상황하에 행할 수 있다.
따라서, 상기 파라미터의 동정값 데이터에 기초해서 촉매장치의 열화상태를 판별함으로써 그 판별을 촉매장치에 공급하는 배가스 생성상태 또는 그 배가스를 생성하는 내연기관의 운전상태 등의 다양한 상황하에 행할 수 있다.
이같은 본 발명은 바람직하게는 상기 제 1 배가스센서는 상기 촉매장치에 진입하는 배가스를 생성한 상기 혼합기 공연비를 나타내는 출력을 발생하는 센서이고, 상기 제 2 배가스센서는 상기 촉매장치를 통과한 배가스 중의 특정 성분 함유량을 나타내는 출력을 발생하는 센서이다.
이들 센서를 제 1 및 제 2 배가스센서로 채용한 상기 대상 배기계 모델의 파라미터 값을 상기 배기통로로의 배가스 공급시에 있어서의 그 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력데이터에 기초해서 동정했을 때, 그 동정값과 촉매장치의 열화상태와의 사이에 비교적 현저한 상관관계가 나타나기 쉽다. 때문에, 그 파라미터의 동정값 데이타에 의거한 열화상태 판별이 쉬워진다.
또, 본 발명은 상기와 같이, 촉매장치에 공급하는 배가스 생성상태 또는 그 배가스를 생성하는 내연기관의 운전상태 등의 다양한 상황하에서 촉매장치의 열화상태 판별을 행할 수 있으므로 상기 촉매장치는 상기 혼합기를 내부에서 연소시키는 내연기관의 배기통로에 설치된 촉매장치일 경우에 적합하다.
이 경우, 특히 상기와 같이 상기 제 1 배가스센서가 상기 혼합기 공연비를 나타내는 출력을 발생하는 센서이고, 상기 제 2 배가스센서가 상기 촉매장치를 통과한 배가스 중의 특정성분 함유량을 나타내는 출력을 발생하는 센서일 경우에는 상기 내연기관의 운전에 의한 상기 배기통로로의 배가스 공급시에 상기 제 2 배가스센서 출력을 소정 목표값으로 수속시키도록 그 내연기관 공연비를 제어하는 공연비 제어공정을 구비하고, 상기 동정공정 및 열화판별공정은 그 공연비 제어공정과 병행해서 행하는 것이 바람직하다.
즉, 촉매장치를 통과한 배가스 중의 특성성분 함유량을 나타내는 상기 제 2 배가스센서 출력을 소정 목표값으로 수속시키도록 내연기관의 공연비(더 상세하게는 내연기관에서 연소시키는 혼합기의 공연비)를 제어함으로써 촉매장치에 의한 내연기관의 배가스의 소요 정화성능을 확보할 수 있게 된다. 그리고, 이같은 공연비 제어와 병행해서 상기 동정공정 및 열화판별공정을 행함으로써 내연기관 운전시에 촉매장치에 의한 배가스의 소요 성화성능을 확보하면서 촉매장치의 열화상태를 판별할 수 있다.
또, 이 경우에 상기 제 2 배가스센서로서 예를들어, 산소농도센서(O2센서)를 채용할 때는 그 센서출력을 소정의 일정값으로 유지하도록 내연기관 공연비를 제어함으로써 촉매장치의 최적의 정화상태가 얻어진다.
상기 공연비 제어공정은 상기 제 2 배가스센서 출력을 상기 목표값으로 수속시키도록 상기 내연기관의 목표 공연비를 산출하는 공정과, 상기 제 1 배가스센서 출력에 의해 표시된 공연비를 상기 목표 공연비로 수속시키도록 그 내연기관의 공연비를 피드백 제어하는 공정에 의해 구성하는 것이 적합하다.
이같은 공연비 제어를 행함으로써 내연기관의 공연비를 촉매장치의 소요 정화성능을 확보하는데 적정한 공연비, 즉 상기 목표 공연비로 안정적으로 제어할 수 있다. 또, 내연기관의 공연비 제어가 안정됨으로써 상기 동정공정으로 상기 파라미터 값을 동정하기 위해서 사용하는 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력데이터 거동도 원환하게 된다. 이 결과, 상기 동정공정으로 구하는 상기 파라미터의 동정값 신뢰성이 높아지고, 그 동정값 데이터에 의거한 촉매장치에 열화상태 판별도 더욱 적정하게 행할 수 있다.
상기 목표 공연비는 PID 제어기 등을 사용해서 산출할 수도 있으나, 슬라이딩 모드 제어기에 의해 산출하는 것이 바람직하다.
즉, 슬라이딩 모드 제어기는 일반적으로 PID 제어기 등에 비해 외란(外亂)이나 제어대상의 특성변화 등의 영향을 받기 어렵다는 우수한 성질을 가지고 있다. 이같은 슬라이딩 모드 제어기에 의해 상기 목표 공연비를 산출함으로써 내연기관의 공연비 제어의 안정성이 더욱 향상된다. 이 결과, 촉매장치의 소요 정화성능 확보가 확실해짐과 동시에, 상기 동정공정에서 구하는 상기 파라미터의 동정값의 신뢰성도 높아지고, 그 동정값 데이터에 의거한 촉매장치의 열화상태 판별도 더 적정하게 행할 수 있다.
또, 상기와 같이 촉매장치의 열화상태 판별과 병행해서 내연기관의 공연비 제어를 행하는 본 발명에 있어서는 상기 목표 공연비는 상기 동정공정에서 구하는 상기 파라미터의 동정값 데이터를 사용해서 미리 정해진 알고리즘 등에 의해 산출하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 파라미터 동정값은 상기 대상 배기계의 실제의 거동 특성을 반영하기 위해서, 이 동정값을 사용해서 상기 제 2 배가스센서의 출력을 상기 목표값으로 수속하기 위한 상기 목표 공연비를 산출함으로써 그 목표 공연비 정밀도를 높일 수 있다. 이 결과, 촉매장치의 소요 정화성능 확보가 더욱 확실해짐과 동시에, 상기 동정공정으로 구하는 상기 파라미터의 동정값 안정성도 높아지고, 그 동정값 데이터에 의거한 촉매장치의 열화상태 판별도 더욱 적정하게 행할 수 있다.
또한, 상기 내연기관의 공연비의 피드백 제어는 PID 제어기 등에 의해 행할 수도 있으나, 본 발명에서는 그 피드백 제어는 점화식(漸化式) 형식의 제어기로 행하는 것이 바람직하다.
이와같이 내연기관의 공연비 피드백 제어를 점화식 형식의 제어기(구체적으로는 예를들어, 적응 제어기)에 의해 행함으로써 PID 제어기 등을 행할 경우에 비해 내연기관의 특성변화 등의 영향을 억제하면서 내연기관의 공연비를 보다 정밀도 좋게 상기 목표 공연비로 피드백 제어할 수 있고, 나아가, 촉매장치의 소요 정화 성능 확보가 더 확실하게 됨과 동시에, 상기 동정공정으로 구하는 상기 파라미터의 동정값 신뢰성도 높아지고, 그 동정값 데이터에 의거한 촉매장치의 열화상태 판별도 더 적정하게 행할 수 있다.
또, 상기 점화식 형식의 제어기는 상기 제 1 배가스센서의 출력에 의해 표시되는 공연비를 목표 공연비로 수속기키기 위한 내연기관의 공연비 조작량(더 구체적으로는 예를들어, 내연기관의 연료공급량 조작량)의 현재 이전의 과거의 시(時)계열 데이터를 포함한 소정 점화식에 의해 새로운 조작량 결정하고, 그 조작량에 의해 내연기관의 공연비를 제어하는 것이다.
이같은 본 발명에서는 상기 모델은 더 구체적으로는 상기 대상 배기계를 상기 제 1 배가스센서의 출력에서 응답지연 요소 및/또는 낭비시간 요소를 통해서 상기 제 2 배가스센서 출력을 생성하는 계로서 이산 시간계로 표시한 모델로서, 상기 제 1 배가스센서 출력에 관한 계수와, 상기 제 2 배가스센서 출력에 관한 계수 중 적어도 하나를 상기 동정공정으로 동정하는 상기 파라미터로서 포함한다.
이같이 상기 촉매장치를 포함한 배기계 모델을 구축하고, 그 모델에서 사용하는 상기 계수를 파라미터로서 상기 제 1 배가스센서 출력 데이터에 기초해서 그 계수값을 동정함으로써 그 모델의 파라미터(계수)의 동정값은 상기 배기계에 포함되는 촉매장치의 실제 거동 특성을 확실하게 반영하고, 그 결과, 그 동정값과 촉매장치의 열화상태와의 상관성이 높아진다. 때문에, 그 파라미터(계수)의 동정값에 의거한 촉매장치의 열화상태 판별을 더 적정하게 행할 수 있다. 또, 상기 배기계를 이산시간계로 모델화함으로써 상기 파라미터를 리얼타임으로 동정하는 것이 가능해진다.
이같이 대상 배기계 모델을 구축한 본 발명에서는 상기 동정공정은 상기 모델상에서의 상기 제 2 배가스센서 출력과 그 제 2 배가스센서의 실제 출력 사이의 오차를 최소화하도록 상기 파라미터 값을 순서대로 갱신하면서 동정하는 알고리즘에 의해 구성되고, 상기 오차 산출에 있어서 상기 모델상에서의 제 2 배가스센서 출력과 그 제 2 배가스센서의 실제 출력에 동일 주파수 통과 특성의 필터링을 실시한다.
이에 의하면, 상기 촉매장치를 포함한 실제의 대상 배기계와, 상기 모델로 그들 주파수 특성(더 상세하게는 상기 제 1 배가스센서의 출력(이는 모델 입력에 상당)의 변화에 대한 제 2 배가스센서 출력(이는 모델 출력에 상당)의 변화의 주파수 특성)을 정합시키게 해서 상기 파라미터(계수)의 값을 동정할 수 있다. 때문에, 그 파라미터의 동정값 신뢰성이 높아지고, 그 동정값에 의거한 촉매장치의 열화상태 판별을 더 적정하게 행할 수 있다.
또한, 상기와 같이 대상 배기계 모델을 구축한 본 발명은 상기 동정공정은 상기 파라미터 값을 동정하는 처리를 상기 대상배기계의 특정 거동에 따라 행하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 배기계의 거동상태에 따라서는 상기 파라미터의 동정값이 신뢰성이 결핍될 경우가 있다. 따라서, 상기 동정공정은 상기 파라미터 값을 동정하는 처리를 상기 대상 배기계의 특정 거동(예를들어, 배가스의 산소농도에 의해 파악되는 혼합기 공연비가 린측에서 리치측으로 변하는 거동)에 따라서 행함으로써 상기 파라미터의 동정값에 신뢰성을 높일 수 있고, 나아가, 그 동정값에 의거한 촉매상태의 열화상태 판별의 신뢰성을 높일 수 있다.
또, 이 경우, 상기 제 2 배가스센서 출력의 현재 이전의 소정수의 시계열 데이터에 의해 정해지는 소정 함수의 값에 기초해서 상기 배기계의 특정 거동을 인식할 수 있다.
또, 본 발명은 상기 동정공정은 상기 파라미터의 동정값에 리미트 처리를 실시하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.
이에 따르면, 상기 파라미터의 부자연스러운 동정값이나 신뢰성이 낮은 동정값에 의거한 촉매장치의 열화상태 판별을 회피할 수 있어서, 그 판별결과의 신뢰성이 높아진다. 또, 특히 그 파라미터의 동정값을 사용한 내연기관의 공연비 제어를 행하는 경우에는 그 공연비 제어의 안정성을 더 높일 수 있다.
또, 본 발명은 상기 동정공정은 상기 제 1 배가스센서의 실제 출력과 소정 기준값의 스캐터링 및 상기 제 2 배가스센서의 실제 출력과 소정기준값과의 스캐터링을 각각 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력데이터로서 사용해서 그 데이터에 기초해서 상기 파라미터 동정값을 산출하는 것이 바람직하다.
이같이 상기 파라미터의 동정값 산출에 있어, 상기 제 1 배가스센서의 실제 출력과 소정의 기준값과의 스캐터링 및 상기 제 2 배가스센서의 실제 출력과 소정 기준값과의 스캐터링을 각각 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력 데이터로서 사용함으로써 그 동정값 산출을 위한 알고리즘 구축이 비교적 용이하게 됨과 동시에, 그 동정값의 정밀도도 높일 수 있다.
또, 상기와 같이 제 1 배가스센서 출력을 소정목표값으로 수습시키도록 상기 내연기관의 공연비를 제어하는 경우에는 그 제 1 배가스센서에 관한 상기 소정의 기준값은 상기 목표값으로 설정하는 것이 특히 적합하다.
또, 상기 모델 구축이나 상기 동정공정에 관해서 상술한 본 발명의 각 기술은 상술한 제 1 및 제 2 배가스센서의 종류에 관한 기술이나 내연기관의 공연비 제어에 관한 각종 기술과 병용해도 되는 것은 물론이다.
이상 설명한 본 발명에 있어서는 상기 파라미터의 동정값에 의거한 촉매장치의 열화상태 판별은 그 동정값 자체를 적당한 판별값과 비교하는 등해서 행할 수도 있으나, 바람직하게는 상기 열화판별공정은 상기 파라미터의 동정값 데이터에 소정의 필터링처리를 실시해서 생성한 데이터를 상기 촉매장치의 열화상태 판별용 데이터로 사용한다.
즉, 상기 파라미터의 동정값 자체는 외란 등의 영향으로 촉매장치의 열화상태가 같아도 스캐터링을 일으킬 수가 있다. 따라서, 그 파라미터의 동정값 데이터에 소정의 필터링처리를 실시해서 생성한 데이터를 상기 촉매장치의 열화상태 판별용 데이터로 사용함으로써 촉매장치의 열화상태 판별의 신뢰성을 높일 수 있다.
또, 상기 필터링 처리는 상기 파라미터 동정값의 평균값이나 가중평균값을 판별용 데이터로서 구하는 처리도 좋으나 상기 파라미터의 동정값 데이터의 최소 제곱 중심값을 구하는 처리가 특히 적합하다. 이같은 필터링 처리를 행함으로써 상기 판별용 데이터는 촉매장치의 열화상태와의 사이에서 현저한 상관성을 갖게 되고, 그 판별용 데이터에 의한 촉매장치의 열화상태 판별을 더욱 적정하게 행할 수 있다.
또한, 상기와 같이 상기 판별용 데이터를 사용하는 본 발명은 상기 동정공정에서 상기 파라미터 값을 동정한 때에 상기 배기통로에 공급된 배가스 유량을 예정된 복수의 영역으로 분류해서 파악하는 공정을 갖추고, 상기 열화판별공정은 그 배가스 유량의 각 영역별로 각 영역에 대응한 상기 파라미터의 동정값 데이터에 상기 필터링 처리를 실시해서 상기 판별용 데이터를 생성함과 동시에, 그 배가스 유량의 적어도 한 영역에 대응해서 생성한 상기 판별용 데이터를 사용해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 파라미터 동정값은 촉매장치를 통과하는 배가스 유량의 영향을 다소 받는다(예를들어, 배가스 유량이 많을 수록 파라미터의 동정값 크기가 다소 증가 또는 감소하는 등). 따라서, 그 배가스 유량을 복수 영역(예를들어, 대유량역(大流量域)과 소유량역)으로 분류해 두는 것과 함께, 파라미터의 동정값을 구했을 때에 파악한 배가스 유량 영역별로 상기 판별용 데이터를 생성하고, 그들 중의 적어도 한 영역에 대응해서 생성한 상기 판별용 데이터를 사용해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별함으로써 그 판별결과의 신뢰성이 더 높아짐과 동시에, 배가스의 유량에 의존하지 않는 판별이 가능해진다.
또, 상술한 본 발명에서는 더욱 구체적으로는 상기 열화판별공정은 상기 파라미터의 동정값 데이터 값의 크기 및/또는 상기 촉매장치의 열화진행에 따른 그 데이터 값의 변화특성에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별한다.
또는 상술한 바와 같이 상기 파라미터의 동정값 데이터에 소정 필터링 처리를 실시해서 상기 열화판별용 데이터를 생성하는 경우에는 상기 열화공정은 상기 판별용 데이터 값의 크기 및/또는 상기 촉매장치의 열화진행에 따른 그 판별용 데이터 값의 변화특성에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별한다.
즉, 상기 파라미터의 동정값 데이터 또는 그 데이터에서 생성한 상기 열화판별용 데이터는 그 값의 크기 또는 그 변화의 형태가 촉매장치의 열화상태에 대해서 특징적인 상관성을 가지고, 그 상관성은 기본적으로는 촉매장치의 종류나 동정을 행하는 파라미터 종류에 따라 정해진다. 따라서, 상기 데이터 값의 크기나 그 변화 특성에 주목함으로써 촉매장치의 열화상태 판별을 적정하게 행할 수 있다.
더 구체적으로는 예를들어, 상기와 같이 상기 대상 배기계를 상기 제 1 배가스센서의 출력에서 응답지연 요소 및/또는 낭비시간요소를 통해서 상기 제 2 배가스센서의 출력을 생성하는 계로서 이산시간계로 표현한 모델을 구축할 경우에 있어서, 상기 동정공정으로 동정하는 상기 파라미터가 상기 제 1 배가스센서의 출력에 관한 계수를 포함할 경우는 그 계수의 동정값 데이터 또는 그것에 상기 필터링 처리를 실시해서 생성한 데이터 값 크기는 촉매장치의 열화가 어느 정도 진행하기 까지는 그 열화의 진행에 따라 증가 또는 감소경향을 띄고, 그 후는 그 경향이 역전되서 촉매장치 열화의 진행에 따라 감소 또는 증가경향을 띈다. 즉, 촉매장치의 열화가 어느 정도 진행한 단계에서 상기 데이터 값이 극치(극대치 또는 극소치)를 채용한다. 따라서, 이 경우에는 상기 열화판별공정은 그 제 1 배가스센서의 출력에 관한 계수의 동정값 데이터 또는 그 동정값 데이터에 소정필터링처리를 실시해서 생성한 데이터 값 크기와, 상기 촉매장치의 열화진행에 따라 그 데이터 값에 생기는 극치(극대치 또는 극소치)에 관한 정보(예를들어, 그 극치가 발생했는지 여부)에 기초해서 촉매장치의 열화상태를 판별할 수 있다.
또, 예를들어, 상기와 같이 상기 대상배기계 모델을 구축한 경우에, 상기 동정공정으로 동정하는 상기 파라미터가 상기 제 2 배가스센서의 출력에 관한 계수를 포함할 경우에는 그 계수의 동정값 데이터 또는 그것에 상기 필터링 처리를 실시해서 생성한 데이터 값 크기는 촉매장치의 열화행에 따라 단조적 증가 또는 감소경향을 띈다. 따라서 이 경우에는 상기 열화판별공정은 상기 제 2 배가스센서 출력에 관한 계수의 동정값 데이터 또는 그 동정값 데이터에 소정의 필터링 처리를 실시해서 생성한 데이터 값 크기에 기초해서 촉매장치의 열화상태를 판별할 수 있다.
또, 상술한 본 발명에서는 상기 동정공정으로 동정한 상기 모델의 파라미터가 복수 있을 경우는 상기 열화판별공정은 그 복수의 파라미터의 동정값 데이터에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별한다.
이같이 함으로써 단일 파라미터의 동정값 데이터에 기초해서 촉매장치의 열화상태를 판별하는 경우 보다도 판별결과의 신뢰성을 높일 수 있다.
이 경우, 더 구체적으로는 상기 열화판별공정은 상기 복수의 파라미터의 각 동정값 데이터에 기초해서 각각 별도로 상기 촉매장치의 열화상태를 잠정적으로 판별한 후, 그 각 파라미터별 판별결과를 종합해서 그 촉매장치의 열화상태 판별결과를 결정한다. 이에 따라, 복수의 파라미터의 각 동정값 데이터에 의거하는 촉매장치의 열화상태 판별을 높은 신뢰성으로 쉽게 행할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 열화판별공정은 상기 촉매장치의 열화상태를 복수의 열화 정도로 분류해서 판별하는 것이 바람직하고, 이에 따라 촉매장치의 열화정도를 단계적으로 파악할 수 있다.
또, 이상 설명한 본 발명에 있어서는 상기 열화판별공정은 상기 동정공정으로 구해진 상기 파라미터 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태 판별을 위해서 적정한지 여부를 상기 제 1 배가스센서의 출력데이터 및 제 2 배가스센서의 출력데이터 중 적어도 어느 하나에 기초해서 판별하는 공정을 구비하고, 적정하다고 판단한 상기 파라미터의 동정값에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 촉매장치가 상기 내연기관의 배기통로에 설치된 것일 경우에 있어서는 상기 열화판별공정은 상기 동정공정에서 구한 상기 파라미터 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태 판별을 위해서 적정한지 여부를 상기 제 1 배가스센서의 출력데이터, 제 2 배가스센서의 출력 데이터 및 상기 내연기관의 흡기량 상태중 적어도 어느 하나에 기초해서 판별하는 공정을 구비하고, 적정하다고 판단한 상기 파라미터의 동정값에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것이 바람직하다.
또는 상기 내연기관이 차량에 그 추진원으로서 탑재된 내연기관일 경우에 있어서는 상기 열화판별공정은 상기 동정공정으로 구한 상기 파라미터의 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태 판별을 위해서 적정한지 여부를 상기 제 1 배가스센서의 출력데이터, 제 2 배가스 센서의 출력데이터, 상기 내연기관의 흡기량 상태 및 상기 차량의 차속상태 중 적어도 어느 하나에 기초해서 판단하는 공정을 구비하고, 적정하다고 판단한 상기 파라미터의 동정값에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것이 바람직하다.
즉, 예를들어, 상기 제 1 배가스센서의 출력이나 제 2 배가스센서의 출력이 정상적으로 대략 일정하고, 그들 출력의 변동이 극히 작은 상황에서는 그들 출력 데이터에서 상기 파라미터의 동정값을 정밀도 좋게 구하기는 어렵고, 그 동정값 오차가 생기기 쉽다. 또, 그들 배가스센서 출력이 대략 일정한 상황은 상기 대상배기계를 배기통로에 설치한 내연기관의 흡기량(더 정확하게는 1연소사이클당 흡기량)이 정상적으로 대략 일정해지는 내연기관 운전이 행해지는 상황이나, 그 내연기관을 추진원으로서 탑재한 차량의 차속이 정상적으로 대략 일정해지는 상황에서 생기기 쉽다.
그래서, 본 발명은 제 1 배가스센서의 출력데이터, 제 2 배가스센서의 출력데이터 또는 내연기관의 흡기량 상태 또는 차량의 차속상태중 적어도 어느 하나(바람직하게는 복수)에 기초해서 상기 파라미터의 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태판별을 위해서 적정한지 여부를 판단하고, 적정하다고 판단한 상기 파라미터의 동정값에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별한다. 이에 따라 그 파라미터 동정값의 신뢰성을 높이고, 나아가 촉매장치의 열화상태 판별결과의 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.
이 경우, 상기 파라미터의 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태 판별을 위해서 적정한지 여부의 판단은 그 동정값을 구하기 위해서 사용한 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력데이터를 취득한 때에 있어서의 그 제 1 배가스센서의 출력, 제 2 배가스센서의 출력 또는 그 촉매장치를 배기통로에 구비한 내연기관의 흡기량 또는 그 내연기관을 탑재한 차량의 차속 중 적어도 어느 하나가 대략 일정하게 유지되어 있는지 여부에 기초해서 행하면 된다. 즉, 그 동정값을 구하기 위해서 사용한 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력데이터를 취득한 때에 있어서의 제 1 배가스센서 출력 등이 대략 일정하게 유지되어 있는 상황에서는 상기 파라미터의 동정값이 부적정하다고 판단하면 되고, 그렇지 않는 상황, 바람직하게는 제 1 배가스센서의 출력 등 중의 복수가 어느 정도의 변동을 낳고 있는 상황에서는 그 동정값이 적정하다고 판단하면 된다.
또, 상기 열화판별공정에 관해서 상술한 본 발명에 관한 각종 기술은 상기 제 1 및 제 2 배가스센서 종류에 관한 기술이나, 내연기관의 공연비 제어에 관한 기술, 상기 모델의 구축 또는 상기 동정공정의 처리에 관한 기술과 병용해도 된다는 것은 물론이다.
또, 이상 설명한 본 발명은 상기 열화판별공정에 의한 상기 촉매장치의 열화상태 판별결과에 따른 통보를 행하는 공정을 구비하는 것이 바람직하고, 이에따라 촉매장치의 교환을 촉구하는 등의 통보를 행할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명의 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별 방법은 내연기관 등의 연소기기의 배가스 정화용 촉매장치의 열화상태를 판별하기 위한 수법으로서 유용하고, 특히, 자동차나 하이브리드차 등에 탑재되는 촉매장치의 열화상태를 판별하는 수법으로 적당하다.

Claims (32)

  1. 연료와 공기의 혼합기의 연소에 의해 생성된 배가스를 정화하는 촉매장치의 열화상태를 판별하는 방법으로서,
    상기 촉매장치 상류측과 하류측에 각각 배가스의 성분상태에 따른 출력을 발생하는 제 1 배가스센서 및 제 2 배가스센서를 배치해서 이루어지는 배기통로에, 그 상류측에서 상기 혼합기 연소에 의해 생성된 배가스를 공급하는 배가스 공급공정과,
    상기 배기통로로의 배가스 공급시에 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 각각의 출력데이터를 취득하는 검출공정과,
    상기 배기통로에 있어서의 상기 제 1 배가스센서에서 제 2 배가스센서 까지의 상기 촉매장치를 포함한 배기계를 대상으로 하고, 그 대상배기계 거동을 표현하는 것으로서 미리 구축한 그 대상배기계의 모델에 대해서, 그 모델이 설정할 적어도 하나의 파라미터 값을 상기 검출공정으로 취득한 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력 데이터에 기초해서 동정하는 동정공정과,
    그 동정공정에서 구한 상기 파라미터의 동정값 데이터에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 열화판별공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배가스센서는 상기 촉매장치에 진입하는 배가스를 생성한 상기 혼합기의 공연비를 표시하는 출력을 발생하는 센서이고, 상기 제 2 배가스센서는 상기 촉매장치를 통과한 배가스 중의 특정성분의 함유량을 표시하는 출력을 발생하는 센서인 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 촉매장치는 상기 혼합기를 내부에서 연소시키는 내연기관의 배기통로에 설치된 촉매장치인 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 촉매장치는 상기 혼합기를 내부에서 연소시키는 내연기관의 배기통로에 설치된 촉매장치인 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 내연기관의 운전에 의한 상기 배기통로로의 배가스 공급시에 상기 제 2 배가스센서 출력을 소정 목표값에 수속시키도록 그 내연기관의 공연비를 제어하는 공연비 제어공정을 구비하고, 상기 동정공정 및 열화판별공정은 그 공연비 제어공정과 병행해서 행하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 공연비 제어공정은 상기 제 2 배가스센서의 출력을 상기 목표값에 수속시키도록 상기 내연기관의 목표공연비를 산출하는 공정과, 상기 제 1 배가스센서의 출력에 의해 표시되는 공연비를 상기 목표공연비에 수속시키도록 그 내연기관 공연비를 피드백 제어하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 목표공연비는 슬라이딩 모드 제어기에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 목표공연비는 상기 동정공정으로 구하는 상기 파라미터의 동정값 데이터를 사용해서 미리 정해진 알고리즘에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 내연기관의 공연비의 피드백제어는 점화식 형식의 제어기에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 모델은 상기 대상배기계를 상기 제 1 배가스센서의 출력에서 응답지연 요소 및/또는 낭비 시간 요소를 통해서 상기 제 2 배가스센서의 출력을 생성하는 계로서 이산시간계로 표현한 모델이고, 상기 제 1 배가스센서의 출력에 관한 계수와 상기 제 2 배가스센서의 출력에 관한 계수 중의 적어도 하나를 상기 동정공정으로 동정하는 상기 파라미터로서 포함하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 동정공정은 상기 모델 상에서의 상기 제 2 배가스센서의 출력과 그 제 2 배가스센서의 실제 출력과의 사이의 오차를 최소화하도록, 상기 파라미터의 값을 순서대로 갱신하면서 동정하는 알고리즘에 의해 구성되고, 상기 오차 산출에 있어서 상기 모델상에서의 제 2 배가스센서의 출력과 그 제 2 배가스센서의 실제 출력에 동일 주파수 통과특성의 필터링을 실시하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 동정공정은 상기 파라미터의 값을 동정하는 처리를 상기 대상배기계의 특정거동에 응해서 행하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 동정공정은 상기 제 2 배가스센서 출력의 현재 이전의 소정수의 시계열 데이터에 의해 정하는 소정 함수의 값에 기초해서 상기 배기계의 특정 거동을 인식하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  14. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 동정공정은 상기 파라미터의 동정값에 리미트 처리를 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  15. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 동정공정은 상기 제 1 배가스센서의 실제 출력과 소정 기준값과의 스캐터링 및 상기 제 2 배가스센서의 실제출력과 소정 기준값과의 스캐터링을 각각 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력 데이터로서 사용해서, 그 데이터에 기초해서 상기 파라미터의 동정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 열화판별공정은 상기 파라미터의 동정값 데이터에 소정의 필터링 처리를 실시해서 생성한 데이터를 상기 촉매장치의 열화상태 판별용 데이터로서 사용하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 필터링 처리는 상기 파라미터의 동정값 데이터의 최소 제곱 중심값을 구하는 처리인 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 동정공정으로 상기 파라미터 값을 동정한 때에 상기 배기통로에 공급된 배가스의 유량을 미리 정해진 복수 영역으로 분류해서 파악하는 공정을 구비하고, 상기 열화판별공정은 그 배가스 유량의 각 영역 마다 각각 별도로, 각 영역에 대응하는 상기 파라미터의 동정값 데이터에 상기 필터링 처리를 실시해서 상기 판별용 데이터를 생성하는 것과 함께, 그 배가스 유량의 적어도 한 영역에 대응해서 생성한 상기 판별용 데이터를 사용해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 열화판별공정은 상기 파라미터의 동정값 데이터 값의 크기 및/또는 상기 촉매장치의 열화진행에 따른 그 데이터 값의 변화특성에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 열화판별공정은 상기 판별용 데이터 값의 크기 및/또는 상기 촉매장치의 열화진행에 따른 그 판별용 데이터 값의 변화특성에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  21. 제 10 항에 있어서, 상기 동정공정으로 동정하는 상기 파라미터는 상기 제 1 배가스센서의 출력에 관한 계수를 포함하고, 상기 열화판별공정은 그 제 1 배가스센서의 출력에 관한 계수의 동정값 데이터 또는 그 동정값 데이터에 소정의 필터링 처리를 실시해서 생성한 데이터 값 크기와 상기 촉매장치의 열화진행에 따른 그 데이터 값에 생기는 극치에 관한 정보에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  22. 제 10 항에 있어서, 상기 동정공정으로 동정하는 상기 파라미터는 상기 제 2 배가스센서의 출력에 관한 계수를 포함하고, 상기 열화판별공정은 상기 제 2 배가스센서의 출력에 관한 계수의 동정값 데이터 또는 그 동정값 데이터에 소정의 필터링 처리를 실시해서 생성한 데이터 값의 크기에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  23. 제 1 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 동정공정으로 동정하는 상기 모델의 파라미터는 복수 있고, 상기 열화판별 공정은 그 복수의 파라미터의 동정값 데이터에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 열화판별공정은 상기 복수의 파라미터의 각각의 동정값 데이터에 기초해서 각각 별도로 상기 촉매장치의 열화상태를 잠정적으로 판별한 후, 그 각각의 파라미터마다의 판별결과를 종합해서 그 촉매장치의 열화상태 판별결과를 결정하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  25. 제 1 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 열화판별공정은 상기 촉매장치의 열화상태를 복수의 열화정도로 분류해서 판별하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  26. 제 1 항에 있어서, 상기 열화판별 공정은 상기 동정공정으로 구해진 상기 파라미터의 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태 판별을 위해서 적정한지 여부를 상기 제 1 배가스센서의 출력 데이터 및 제 2 배가스센서의 출력 데이터 중 적어도 어느 하나에 기초해서 판단하는 공정을 구비하고, 적정하다고 판단한 상기 파라미터의 동정값에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  27. 제 3 항에 있어서, 상기 열화판별 공정은 상기 동정공정으로 구해진 상기 파라미터의 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태 판별을 위해서 적정한지 여부를 상기 제 1 배가스센서의 출력 데이터, 제 2 배가스센서의 출력 데이터 및 상기 내연기관의 흡기량상태 중 적어도 어느 하나에 기초해서 판단하는 공정을 구비하고, 적정하다고 판단한 상기 파라미터의 동정값에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  28. 제 3 항에 있어서, 상기 내연기관은 차량에 그 추진원으로서 탑재된 내연기관이고, 상기 열화판별공정은 상기 동정공정으로 구해진 상기 파라미터 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태 판별을 위해서 적정한지 여부를, 상기 제 1 배가스센서의 출력데이터, 제 2 배가스센서의 출력데이터, 상기 내연기관의 흡기량 상태 및 상기 차량의 차속상태 중의 적어도 어느 하나에 기초해서 판단하는 공정을 구비하고, 적정하다고 판단한 상기 파라미터의 동정값에 기초해서 상기 촉매장치의 열화상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 파라미터 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태 판별을 위해서 적정한지 여부의 판단은 그 동정값을 구하기 위해서 사용한 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력데이터를 취득한 때에 있어서의 그 제 1 배가스센서의 출력 및 제 2 배가스센서의 출력 중 적어도 어느 하나가 대략 일정하게 유지되고 있는지 여부에 기초해서 행하는 것을 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  30. 제 27 항에 있어서, 상기 파라미터의 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태 판별을 위해서 적정한지 여부의 판단은 그 동정값을 구하기 위해서 사용한 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력데이터를 취득한 때에 있어서의 그 제 1 배가스센서의 출력, 제 2 배가스센서의 출력, 및 상기 내연기관의 흡기량 중의 적어도 어느 하나가 대략 일정하게 유지되고 있는지 여부에 기초해서 행하는 것을 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  31. 제 28 항에 있어서, 상기 파라미터의 동정값이 상기 촉매장치의 열화상태 판별을 위해서 적정한지 여부의 판단은 그 동정값을 구하기 위해서 사용한 상기 제 1 및 제 2 배가스센서의 출력데이터를 취득한 때에 있어서의 그 제 1 배가스센서의 출력, 제 2 배가스센서의 출력, 상기 내연기관의 흡기량 및 상기 차량의 차속 중 적어도 어느 하나가 대략 일정하게 유지되고 있는지 여부에 기초해서 행하는 것을 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
  32. 제 1 항에 있어서, 상기 열화판별공정에 의한 상기 촉매장치의 열화상태의 판별결과에 따른 통지를 행하는 공정을 구비한 것을 것을 특징으로 하는 배가스 정화용 촉매장치의 열화판별방법.
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