JP7380262B2 - Oxidation catalyst diagnostic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路と、排気通路に設けられて炭化水素を吸着および酸化可能で且つ酸素を吸蔵および脱離可能な酸化触媒とを備えたエンジンに設けられる、酸化触媒の診断装置に関する。 The present invention includes an engine body in which cylinders are formed, an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the cylinders flows, and an engine body provided in the exhaust passage that is capable of adsorbing and oxidizing hydrocarbons and occluding and desorbing oxygen. The present invention relates to an oxidation catalyst diagnostic device installed in an engine equipped with an oxidation catalyst.
車両等に設けられるエンジンにおいて、排気ガス中の炭化水素を浄化するべく炭化水素を吸着および酸化可能な酸化触媒を排気通路に設けること、さらには、炭化水素の浄化性能を高めるべく、酸素を吸蔵および脱離可能な触媒を酸化触媒として用いることが行われている。また、当該酸化触媒を備えたエンジンにおいて、酸化触媒が正常であるか否かを診断することも行われている。 In engines installed in vehicles, etc., an oxidation catalyst capable of adsorbing and oxidizing hydrocarbons is provided in the exhaust passage in order to purify hydrocarbons in exhaust gas, and furthermore, an oxidation catalyst capable of adsorbing and oxidizing hydrocarbons is installed in the exhaust passage. The use of desorbable catalysts as oxidation catalysts has been carried out. Furthermore, in engines equipped with the oxidation catalyst, diagnosis is also performed to determine whether the oxidation catalyst is normal.
酸化触媒を備え、且つ、酸化触媒が正常であるか否かを判定する構成を備えたエンジンの一例として、下記特許文献1のものが知られている。この特許文献1のエンジンでは、車両が停車したアイドリング状態のときに酸化触媒の診断を実施する。具体的には、エンジンのアイドリング中にポスト噴射を行って排気ガスに未燃の燃料つまり炭化水素を添加し、当該炭化水素の酸化触媒での反応により生じると考えられる理論的な発熱量を、添加した炭化水素の量および排気ガスの流量に基づいて推定する。そして、温度センサの検出値から得られる酸化触媒での実発熱量と、推定した理論的な発熱量とを比較することで、酸化触媒が正常であるか否かを診断する。 As an example of an engine equipped with an oxidation catalyst and a configuration for determining whether or not the oxidation catalyst is normal, the one disclosed in Patent Document 1 below is known. In the engine disclosed in Patent Document 1, the oxidation catalyst is diagnosed when the vehicle is stopped and idling. Specifically, when the engine is idling, post-injection is performed to add unburned fuel, or hydrocarbons, to the exhaust gas, and the theoretical calorific value that is thought to be generated by the reaction of the hydrocarbons on the oxidation catalyst is calculated as follows: Estimate based on amount of hydrocarbon added and exhaust gas flow rate. Then, by comparing the actual calorific value of the oxidation catalyst obtained from the detected value of the temperature sensor with the estimated theoretical calorific value, it is diagnosed whether or not the oxidation catalyst is normal.
前記特許文献1のエンジンでは、車両が停車したアイドリング状態のときにのみ酸化触媒の診断が実施される。そのため、酸化触媒の診断機会が少なく、酸化触媒の異常を早期に検出できないという問題がある。 In the engine of Patent Document 1, the oxidation catalyst is diagnosed only when the vehicle is stopped and idling. Therefore, there is a problem that there are few opportunities to diagnose the oxidation catalyst, and abnormalities in the oxidation catalyst cannot be detected early.
これに対して、本願発明者らは、エンジン作動中に酸化触媒で反応する炭化水素の量と、酸化触媒に吸着されている炭化水素の量との相関が高いこと、および、エンジンの作動条件とエンジン作動中の酸化触媒に吸着されている炭化水素の量との相関が高いことに着目して、次の構成を構築した。つまり、エンジン作動中の酸化触媒に吸着されている炭化水素の量をエンジンの作動条件に基づいて推定し、この推定値に基づいて、酸化触媒で炭化水素が反応することで生じる発熱量を推定し、この推定した発熱量とセンサで検出される実発熱量とを比較する構成を構築した。この構成によれば、エンジンがアイドリング状態にあるか否かに関わらず、酸化触媒の診断を行うことが可能になる。 In contrast, the present inventors have discovered that there is a high correlation between the amount of hydrocarbons that react with the oxidation catalyst during engine operation and the amount of hydrocarbons that are adsorbed on the oxidation catalyst, and that the engine operating conditions Focusing on the high correlation between the amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst and the amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst during engine operation, we constructed the following configuration. In other words, the amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst during engine operation is estimated based on the engine operating conditions, and based on this estimate, the amount of heat generated by the reaction of the hydrocarbons on the oxidation catalyst is estimated. We then constructed a configuration that compares this estimated calorific value with the actual calorific value detected by the sensor. According to this configuration, it is possible to diagnose the oxidation catalyst regardless of whether or not the engine is in an idling state.
ところが、この構成においても、エンジンの始動直後において酸化触媒に吸着されている炭化水素の量の推定に誤差が生じて診断精度が低下する場合があることが分かった。 However, it has been found that even with this configuration, an error may occur in estimating the amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst immediately after the engine is started, resulting in a decrease in diagnostic accuracy.
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、酸化触媒を精度よく診断でき且つこの診断機会をより多く確保できる酸化触媒の診断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide an oxidation catalyst diagnostic device that can accurately diagnose an oxidation catalyst and can secure more opportunities for diagnosis.
前記課題を解決するための本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路と、当該排気通路に設けられて炭化水素を吸着および酸化可能で且つ酸素を吸蔵および脱離可能な酸化触媒とを備えたエンジンに設けられる、酸化触媒の診断装置であって、前記酸化触媒の温度を検出する触媒温度検出装置と、前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定装置とを備え、前記判定装置は、前記エンジン本体の出力軸が回転するエンジン作動時に、エンジンの作動条件に基づいて前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の量であるHC吸着量を推定するHC吸着量推定部と、前記酸化触媒が正常であると仮定したときに生じる当該酸化触媒の温度上昇量を、前記HC吸着量推定部で推定された前記HC吸着量に基づいて推定する温度上昇量推定部と、エンジン作動時に、前記触媒温度検出装置の検出値に基づく前記酸化触媒の温度上昇量と、前記温度上昇量推定部により推定された前記温度上昇量とを比較して、当該比較結果に基づいて前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定部とを備え、前記HC吸着量推定部により推定されたエンジン停止直前の前記HC吸着量である停止前HC吸着量が所定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後の所定期間、前記判定を停止し、停止前HC吸着量が前記所定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過する前に前記判定を開始する、ことを特徴とする(請求項1)。 The present invention for solving the above problems includes an engine main body in which cylinders are formed, an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the cylinder flows, and an engine that is provided in the exhaust passage and is capable of adsorbing and oxidizing hydrocarbons. The oxidation catalyst diagnostic device is provided in an engine equipped with an oxidation catalyst capable of storing and desorbing oxygen, the device comprising: a catalyst temperature detection device for detecting the temperature of the oxidation catalyst; and a catalyst temperature detection device for detecting the temperature of the oxidation catalyst; and a determination device that determines whether or not the amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst is determined based on the operating conditions of the engine when the output shaft of the engine body rotates. An HC adsorption amount estimating section that estimates a certain HC adsorption amount, and an amount of temperature rise of the oxidation catalyst that occurs when the oxidation catalyst is assumed to be normal, are estimated by the HC adsorption amount estimating section. a temperature rise amount estimation unit that estimates based on the temperature rise amount estimation unit; a temperature rise amount of the oxidation catalyst based on the detected value of the catalyst temperature detection device during engine operation; and the temperature rise amount estimated by the temperature rise amount estimation unit. and a determination unit that determines whether or not the oxidation catalyst is normal based on the comparison result, the HC adsorption amount immediately before the engine is stopped estimated by the HC adsorption amount estimating unit. If the pre-stop HC adsorption amount is equal to or greater than the predetermined amount, the determination unit stops the determination for a predetermined period after the engine starts, and if the pre-stop HC adsorption amount is less than the predetermined amount, the determination unit (Claim 1) characterized in that the determination is started before the predetermined period of time has elapsed after the engine is started.
この構成では、エンジンの作動時に、エンジンの作動条件に基づいてHC吸着量を推定し、この推定量に基づいて酸化触媒の温度上昇量を推定している。そのため、エンジンがアイドリング状態にあるか否かに関わらず前記温度上昇量の推定およびこの推定値に基づく酸化触媒の診断を行うことができ、酸化触媒の診断機会を多くできる。 In this configuration, when the engine is operating, the amount of HC adsorption is estimated based on the operating conditions of the engine, and the amount of temperature rise of the oxidation catalyst is estimated based on this estimated amount. Therefore, regardless of whether or not the engine is in an idling state, the amount of temperature rise can be estimated and the oxidation catalyst can be diagnosed based on this estimated value, thereby increasing the chances of diagnosing the oxidation catalyst.
ただし、前記のように、単にエンジンの作動条件に基づいてエンジン作動時のHC吸着量を推定して、これに基づいて酸化触媒を診断する構成では、エンジン始動後の酸化触媒の診断性能が低下するおそれがある。これに対して、本願発明者らは、鋭意研究の結果、次のことを突き止めた。すなわち、エンジン停止中に酸化触媒に吸着されている炭化水素の量が減少していくこと、エンジン停止時に酸化触媒に吸着されている炭化水素の量が所定量以上の場合は、エンジン停止中に生じる炭化水素の減少量が大きくなることでエンジン始動直後においてエンジン作動時のHC吸着量に基づいて酸化触媒の診断をするとその診断性能が低下すること、および、エンジンの始動後、所定時間が経過するとエンジンの作動条件に基づくHC吸着量の推定精度が再び高くなることを突き止めた。 However, as mentioned above, in a configuration in which the amount of HC adsorption during engine operation is simply estimated based on the engine operating conditions and the oxidation catalyst is diagnosed based on this, the diagnostic performance of the oxidation catalyst after the engine is started deteriorates. There is a risk of On the other hand, the inventors of the present application have found the following as a result of intensive research. In other words, the amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst decreases while the engine is stopped, and if the amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst when the engine is stopped is more than a predetermined amount, If the oxidation catalyst is diagnosed based on the amount of HC adsorbed during engine operation immediately after the engine starts, the diagnostic performance of the oxidation catalyst will deteriorate due to the increase in the amount of decrease in the generated hydrocarbons. They found that the accuracy of estimating the amount of HC adsorption based on engine operating conditions once again increased.
この知見に基づき、本発明では、前記のように、エンジン停止直前に前記HC吸着量推定部により推定されたHC吸着量である停止前HC吸着量が所定量以上であって、エンジン始動時においてエンジン作動時のHC吸着量に基づく酸化触媒の診断では診断精度が低くなりやすい場合には、エンジン始動後の所定期間、当該診断を停止する。これより、本発明によれば、酸化触媒の誤診断を防止できる。そして、本発明によれば、停止前HC吸着量が所定量未満であってエンジン始動後においても酸化触媒の診断精度を高くできる場合には、エンジン始動後から当該診断を行うことで、精度の高い酸化触媒の診断機会を多くすることができる。 Based on this knowledge, in the present invention, as described above, the pre-stop HC adsorption amount, which is the HC adsorption amount estimated by the HC adsorption amount estimating section immediately before the engine stop, is equal to or greater than a predetermined amount, and when the engine is started, If the diagnosis accuracy of the oxidation catalyst based on the amount of HC adsorption during engine operation tends to be low, the diagnosis is stopped for a predetermined period after the engine is started. Therefore, according to the present invention, misdiagnosis of the oxidation catalyst can be prevented. According to the present invention, if the pre-shutdown HC adsorption amount is less than a predetermined amount and the oxidation catalyst diagnosis accuracy can be increased even after the engine is started, the accuracy can be improved by performing the diagnosis after the engine is started. It is possible to increase the chances of diagnosing high oxidation catalysts.
前記構成において、好ましくは、停止前HC吸着量が前記所定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過すると前記判定を開始し、停止前HC吸着量が前記所定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動直後から前記判定を開始する(請求項2)。 In the configuration, preferably, when the pre-stop HC adsorption amount is equal to or greater than the predetermined amount, the determination unit starts the determination when the predetermined period has elapsed after the engine is started, and the pre-stop HC adsorption amount is equal to or greater than the predetermined amount. If the amount is less than a fixed amount, the determination unit starts the determination immediately after starting the engine (Claim 2).
この構成によれば、酸化触媒の診断機会をより確実に多くできる。 According to this configuration, the chances of diagnosing the oxidation catalyst can be increased more reliably.
ここで、エンジン始動後に酸化触媒の温度が所定の温度以上になると、酸化触媒に吸着されている炭化水素の量がゼロに近くなり、それ以降は、エンジン停止中の炭化水素の減少量によらずエンジンの作動条件に基づいて炭化水素の吸着量を精度よく推定できることが分かった。これより、前記構成において、前記所定期間は、エンジンが始動してから前記酸化触媒の温度が所定の温度以上になるまでの期間である、と構成すれば、酸化触媒の誤診断を防止しつつ、酸化触媒の診断停止期間を短くして診断機会をより多くできる(請求項3)。 Here, when the temperature of the oxidation catalyst rises above a predetermined temperature after the engine starts, the amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst approaches zero, and after that, the amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst approaches zero, and from then on, the amount of hydrocarbons adsorbed by the oxidation catalyst approaches zero. It was found that the amount of hydrocarbon adsorption can be estimated accurately based on the operating conditions of the engine. Therefore, in the above configuration, if the predetermined period is a period from when the engine starts until the temperature of the oxidation catalyst reaches a predetermined temperature or higher, misdiagnosis of the oxidation catalyst can be prevented. , the period during which the diagnosis of the oxidation catalyst is stopped can be shortened to increase the number of diagnosis opportunities (Claim 3).
また、停止前HC吸着量が前記所定量未満の場合は、エンジン停止中、酸化触媒に吸着されている炭化水素と、酸化触媒から脱離する酸素とが反応することで酸化触媒に吸着されている炭化水素の量が減少することが分かった。 Furthermore, if the pre-stop HC adsorption amount is less than the predetermined amount, the hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst react with the oxygen desorbed from the oxidation catalyst while the engine is stopped. It was found that the amount of hydrocarbons present in
これより、前記構成において、前記判定装置は、エンジン停止中に前記酸化触媒から脱離する酸素の速度であるO2脱離速度を推定し、当該O2脱離速度に基づいて、エンジン停止中に生じる前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の総減少量である停止時HC減少量を推定するHC減少量推定部をさらに備え、前記停止前HC吸着量が前記所定量未満の場合、前記HC吸着量推定部は、前記HC減少量推定部で推定された前記停止時HC減少量に基づいて、エンジン作動時の前記HC吸着量の推定値を補正する、のが好ましい(請求項4)。 From this, in the configuration, the determination device estimates the O2 desorption rate, which is the rate of oxygen desorbed from the oxidation catalyst while the engine is stopped, and based on the O2 desorption rate, The oxidation catalyst further includes an HC reduction amount estimation unit that estimates an HC reduction amount at the time of shutdown, which is a total reduction amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst, and when the pre-shutdown HC adsorption amount is less than the predetermined amount, the HC adsorption amount is lower than the predetermined amount. Preferably, the amount estimating section corrects the estimated value of the HC adsorption amount during engine operation based on the HC reduction amount at the time of stop estimated by the HC reduction amount estimating section (Claim 4).
この構成によれば、停止前HC吸着量が前記所定量未満の場合において、停止時HC減少量、および、エンジン作動時のHC吸着量を精度よく推定でき、酸化触媒の診断精度がより高められる。 According to this configuration, when the amount of HC adsorption before stopping is less than the predetermined amount, it is possible to accurately estimate the amount of HC reduction during stopping and the amount of HC adsorbing during engine operation, and the diagnostic accuracy of the oxidation catalyst can be further improved. .
前記構成において、前記HC減少量推定部は、エンジンの停止直前に前記酸化触媒に吸蔵されている酸素量を推定し、当該推定した酸素吸蔵量が多いほど前記停止時HC減少量が多くなるように、当該停止時HC減少量を推定する、のが好ましい(請求項5)。 In the above configuration, the HC reduction amount estimating unit estimates the amount of oxygen stored in the oxidation catalyst immediately before stopping the engine, and is configured such that the larger the estimated oxygen storage amount, the larger the HC reduction amount at the time of engine stop. It is preferable that the HC reduction amount at the time of stop is estimated (Claim 5).
この構成によれば、停止時HC減少量の推定および酸化触媒の診断をより一層精度よく行うことができる。 According to this configuration, it is possible to estimate the HC reduction amount at the time of stoppage and diagnose the oxidation catalyst with even higher accuracy.
本発明によれば、前記のように、停止前HC吸着量が前記所定量未満の場合において、エンジンの始動後の早い時期から酸化触媒を精度よく診断できる。そのため、モータを走行用の駆動源として有する車両にエンジンが搭載されており、比較的頻繁にエンジンの停止および始動が行われる構成においても、酸化触媒の診断機会を確保できる。これより、本発明は、エンジンがモータを走行用の駆動源として有するハイブリッド車両に搭載されるものに適用されれば効果的である(請求項6)。 According to the present invention, as described above, when the pre-shutdown HC adsorption amount is less than the predetermined amount, the oxidation catalyst can be accurately diagnosed from an early stage after the engine is started. Therefore, an opportunity for diagnosing the oxidation catalyst can be secured even in a configuration in which an engine is mounted on a vehicle having a motor as a drive source for running, and the engine is stopped and started relatively frequently. Therefore, the present invention is effective when applied to a hybrid vehicle in which the engine has a motor as a drive source for driving (claim 6).
以上説明したように、本発明の酸化触媒の診断装置によれば、酸化触媒を精度よく診断でき且つこの診断機会をより多く確保できる。 As explained above, according to the oxidation catalyst diagnostic device of the present invention, the oxidation catalyst can be diagnosed with high accuracy and more opportunities for this diagnosis can be secured.
(1)エンジンの全体構成
図1は、本発明に係るエンジンの好ましい実施形態を示す概略システム図である。本図に示されるエンジン70は4サイクルのディーゼルエンジンであり、車両に搭載される。本実施形態では、エンジン70は、モータ80(図2)が走行用の駆動源として搭載されたハイブリッド車に搭載される。本実施形態では、エンジン70は、モータ80のみの駆動力では不十分な場合に作動して走行用の駆動力を生成する。また、エンジン70は、モータ80に供給する電力供給装置(不図示)の電力量が低減した場合に作動して、電力供給装置に電力を供給するためのジェネレータ81(図2)を駆動して電力を生成させる。
(1) Overall configuration of engine FIG. 1 is a schematic system diagram showing a preferred embodiment of an engine according to the present invention. The engine 70 shown in this figure is a four-stroke diesel engine, and is mounted on a vehicle. In this embodiment, the engine 70 is installed in a hybrid vehicle that is equipped with a motor 80 (FIG. 2) as a drive source for driving. In this embodiment, the engine 70 operates to generate driving force for traveling when the driving force of the
エンジン70は、軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体1から排出される排気ガスが流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気ガスの一部を吸気通路30に還流させるEGR装置44と、排気通路40を通過する排気ガスにより駆動されるターボ過給機36とを備えている。
The engine 70 includes an engine body 1 that is driven by receiving fuel mainly composed of light oil, an
エンジン本体1は、図1の紙面に垂直な方向に並ぶ複数の気筒2(図1ではそのうちの一つのみを示す)を有する直列多気筒型のものである。エンジン本体1は、複数の気筒2を画成する複数の円筒状のシリンダライナを含むシリンダブロック3と、各気筒2の上部開口を塞ぐようにシリンダブロック3の上面に取り付けられたシリンダヘッド4と、各気筒2にそれぞれ往復摺動可能に収容された複数のピストン5とを有している。なお、各気筒2の構造は同一であるため、以下では基本的に1つの気筒2のみに着目して説明を進める。 The engine body 1 is of an in-line multi-cylinder type having a plurality of cylinders 2 (only one of which is shown in FIG. 1) arranged in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. The engine body 1 includes a cylinder block 3 including a plurality of cylindrical cylinder liners defining a plurality of cylinders 2, and a cylinder head 4 attached to the upper surface of the cylinder block 3 so as to close the upper opening of each cylinder 2. , and a plurality of pistons 5 accommodated in each cylinder 2 so as to be able to reciprocate and slide. Note that since the structure of each cylinder 2 is the same, the following description will basically focus on only one cylinder 2.
ピストン5の上方には燃焼室6が形成されている。燃焼室6は、シリンダヘッド4の下面と、気筒2の内周面(シリンダライナ)と、ピストン5の冠面50とによって画成された空間である。燃焼室6には、後述するインジェクタ15からの噴射によって上記燃料が供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室6で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン5が上下方向に往復運動する。
A combustion chamber 6 is formed above the piston 5. The combustion chamber 6 is a space defined by the lower surface of the cylinder head 4, the inner peripheral surface (cylinder liner) of the cylinder 2, and the
ピストン5の下方には、エンジン本体1の出力軸であるクランク軸7が設けられている。クランク軸7は、ピストン5とコネクティングロッド8を介して連結され、ピストン5の往復運動(上下運動)に応じて中心軸回りに回転する。シリンダブロック3には、クランク角センサSN1が取り付けられている。クランク角センサSN1は、クランク軸7の角速度つまりエンジン回転数を検出する。
A
シリンダヘッド4には、燃焼室6と連通する吸気ポート9および排気ポート10が形成されている。シリンダヘッド4の下面には、吸気ポート9の下流端である吸気側開口と、排気ポート10の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド4には、吸気側開口を開閉する吸気弁11と、排気側開口を開閉する排気弁12とが組み付けられている。
The cylinder head 4 is formed with an intake port 9 and an
シリンダヘッド4には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構13および排気側動弁機構14が配設されている。吸気弁11および排気弁12は、これら動弁機構13,14により、クランク軸7の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構13は、吸気弁11の開弁時期を変更可能な機構を有しており、エンジンの作動条件に応じて吸気弁11の閉弁時期を変更する。吸気弁11の閉弁時期が変化すると、エンジンの有効圧縮比であって圧縮上死点での燃焼室6の容積に対する吸気弁11の閉弁時の燃焼室6の容積の割合も変化する。
The cylinder head 4 is provided with an
シリンダヘッド4には、燃焼室6に燃料を噴射するインジェクタ15が、各気筒2に対し1つずつ取り付けられている。インジェクタ15は、その先端が燃焼室6の天井面から燃焼室6を臨むようにシリンダヘッド4に取り付けられている。インジェクタ15には、その内部の燃料の圧力、言い換えるとインジェクタ15から噴射される燃料の圧力である噴射圧を検出する噴射圧センサSN3(図2)が設けられている。噴射圧センサSN3は、複数の気筒2に対応する複数のインジェクタ15にそれぞれ1つずつ設けられている。また、シリンダヘッド4には、燃焼室6内の圧力である筒内圧を検出するための筒内圧センサSN4(図2)が取り付けられている。筒内圧センサSN4は各気筒2の燃焼室6にそれぞれ1つずつ設けられている。
One
ターボ過給機36は、吸気通路30に配置されたコンプレッサ37と、排気通路40に配置されたタービン38と、コンプレッサ37とタービン38とを連結するタービン軸39とを有している。タービン38は、排気通路40を流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転する。コンプレッサ37は、タービン38の回転に連動して回転することにより、吸気通路30を流通する空気を圧縮(過給)する。
The
吸気通路30は、吸気ポート9と連通するようにシリンダヘッド4の一側面に接続されている。吸気通路30の上流端から取り込まれた空気(新気)は、吸気通路30および吸気ポート9を通じて燃焼室6に導入される。吸気通路30には、その上流側から順に、エアクリーナ31、コンプレッサ37、スロットル弁32、インタークーラ33、およびサージタンク34が配置されている。吸気通路30には、エンジン本体1に吸入される空気の量である吸入空気量を検出するためのエアフロセンサSN2が取り付けられている。エアフロセンサSN2は、エアクリーナ31の下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。
The
排気通路40は、排気ポート10と連通するようにシリンダヘッド4の他側面に接続されている。燃焼室6で生成された既燃ガス(排気ガス)は、排気ポート10および排気通路40を通して車両の外部に排出される。排気通路40には、タービン38と、排気浄化装置41がこの順に上流側から配置されている。排気浄化装置41には、酸化触媒42と、DPF(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)43とがこの順に上流側から内蔵されている。
The
酸化触媒42は、排気ガス中の一酸化炭素および炭化水素を酸化して無害化するためのものである。酸化触媒42は、炭化水素を吸着および放出可能であるとともに酸素を吸蔵および脱離可能に構成されている。例えば、この酸化触媒42として、ハニカム担体に白金とセリア(セリウム酸化物)が担持されたものが用いられる。DPF43は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するものである。
The
排気通路40には、排気ガスの酸素濃度である排気O2濃度を検出するための排気O2センサSN5が取り付けられている。排気O2センサSN5は、排気通路40のうちのタービン38と排気浄化装置41との間の部分に設けられており、この部分を通過する排気ガスの酸素濃度を検出する。
An exhaust O2 sensor SN5 is attached to the
また、排気通路40には、排気O2センサSN5よりも下流側且つ排気浄化装置41よりも上流側の部分に、この部分を通過する排気ガスの温度を検出するための第1排気温センサSN6が取り付けられている。さらに、排気浄化装置41のうち酸化触媒42とDPF43との間の部分には、この部分を通過する排気ガスの温度を検出するための第2排気温センサSN7が取り付けられている。酸化触媒42の温度および酸化触媒42で生じる温度上昇量(酸化触媒42を通過することに伴う排気ガスの温度上昇量)は、前記の第1排気温センサSN6および第2排気温センサSN7で検出された温度から推定可能であり、これら排気温センサSN6、SN7は、請求項の「触媒温度検出装置」に相当する。
Further, in the
EGR装置44は、排気通路40と吸気通路30とを接続するEGR通路45と、EGR通路45に設けられた開閉可能なEGR弁46とを備える。EGR通路45は、排気通路40におけるタービン38よりも上流側の部分と、吸気通路30におけるインタークーラ33とサージタンク34との間の部分とを互いに接続している。EGR弁46は、EGR通路45を通じて排気通路40から吸気通路30に還流される排気ガス(EGRガス)の流量を調整する。
The
(2)制御系統
図2は、エンジン70およびモータ80の制御系統を示すブロック図である。本図に示されるPCM100は、インジェクタ15等のエンジンの各部およびモータ80やジェネレータ81を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。
(2) Control System FIG. 2 is a block diagram showing a control system for the engine 70 and
PCM100には各種センサによる検出情報が入力される。例えば、PCM100は、前述したクランク角センサSN1、エアフロセンサSN2、噴射圧センサSN3、筒内圧センサSN4、排気O2センサSN5、第1排気温センサSN6、第2排気温センサSN7、と電気的に接続されている。PCM100には、これら各センサSN1~SN7によって検出された情報、つまり、エンジン回転数、吸入空気量、噴射圧、筒内圧、排気O2濃度、酸化触媒42の上流側の排気温度、酸化触媒42の下流側の排気温度の情報等が逐次入力される。また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサSN8が設けられている。このアクセル開度センサSN8による検出情報もPCM100に逐次入力される。
Detection information from various sensors is input to the
PCM100は、各センサSN1~SN8から入力された情報等に基づいて種々の判定や演算を実行する。PCM100は、前述のようにエンジンの各部等を制御するとともに、酸化触媒42の診断つまり酸化触媒42が正常であるか否かの判定を行う。本実施形態では、このPCM100が、請求項の「判定装置」に相当する。また、PCM100と、第1排気温センサSN6と第2排気温センサSN7とを含むシステムが、「酸化触媒の診断装置」に相当する。
The
PCM100に含まれる酸化触媒42を診断するための構成であって本発明の特徴的な構成について説明する。
A configuration for diagnosing the
PCM100は、機能的に、理論温度上昇量算出部101と、判定部120と、HC減少量推定部130とを有する。理論温度上昇量算出部101は、機能的に、HC吸着量推定部102と、温度上昇量推定部103とを有する。
The
HC吸着量推定部102は、エンジン作動時、つまり、クランク軸7が回転している時に、各時刻において、酸化触媒42に吸着されている炭化水素の量を推定する。以下では、適宜、酸化触媒42に吸着されている炭化水素の量をHC吸着量という。
The HC adsorption
温度上昇量推定部103は、HC吸着量推定部102で推定されたHC吸着量に基づいて、酸化触媒42が正常であると仮定したときに炭化水素の酸化によって生じる酸化触媒42の温度上昇量を推定する。以下では、適宜、温度上昇量推定部103で推定される温度上昇量を理論温度上昇量という。
The temperature rise
判定部120は、第1排気温センサSN6と第2排気温センサSN7により検出された酸化触媒42の上流側および下流側の温度と、温度上昇量推定部103により推定された理論温度上昇量とを比較して、当該比較結果に基づき酸化触媒42が正常であるか否かを判定する。
The
ここで、エンジン本体1が停止すると、エンジン本体1から酸化触媒42への排気ガスの流入が停止して酸化触媒42への酸素の流入も停止する。これより、エンジン停止中は、酸化触媒42での酸化反応が停止して、酸化触媒42のHC吸着量はエンジン停止直前の量に維持されると考えられた。ところが、本願発明者らは、エンジン停止中に、酸化触媒42のHC吸着量が減少する場合があることを突き止めた。このようにエンジン停止中に酸化触媒42のHC吸着量が減少する場合において酸化触媒42の診断を前記のように行うと(すなわち、エンジン作動時にエンジンの作動条件に基づいてHC吸着量を推定し、これに基づいて理論温度上昇量を算出して、理論温度上昇量に基づいて酸化触媒42の診断を行うと)、エンジン停止中のHC吸着量の減少が加味されないことで、酸化触媒42の診断精度が低くなるおそれがある。
Here, when the engine body 1 stops, the flow of exhaust gas from the engine body 1 to the
これについて鋭意研究の結果、本願発明者らは、酸化触媒42の温度が所定の温度以上になると、酸化触媒42のHC吸着量がほぼゼロとなることを突き止めた。また、エンジン停止中に酸化触媒42のHC吸着量が大幅に減少するのは、酸化触媒42のHC吸着量が多い状態でエンジンが停止したときであることを突き止めた。
As a result of intensive research on this matter, the inventors of the present application found that when the temperature of the
さらに、本願発明者らは、エンジン停止直前の酸化触媒42のHC吸着量が少ないときは、エンジン停止中のHC吸着量の減少量を、酸化触媒42に吸蔵されていてこれから脱離した酸素の量によって推定できることを突き止めた。これは、エンジン停止中は、酸化触媒42から脱離した酸素と酸化触媒42に吸着されている炭化水素とが反応しており、HC吸着量が少ないときは主としてこの反応によってHC吸着量が減少しているためと考えられる。
Furthermore, the inventors of the present application have found that when the amount of HC adsorbed by the
前記の知見より、エンジン停止直前のHC吸着量が予め設定された判定吸着量(所定量)以上の場合は、判定部120は、エンジン始動後において酸化触媒42の温度が予め設定された基準温度(所定の温度)以上になるまで、理論温度上昇量に基づく酸化触媒42の診断を停止する。つまり、判定部120による前記の酸化触媒42が正常であるか否かの判定を停止する。そして、酸化触媒42の温度が基準温度以上にったなった時点で、HC吸着量推定部102において、HC吸着量の推定値をゼロにする。なお、判定吸着量は、実験等から、エンジン停止中の酸化触媒42のHC吸着量の減少量がエンジン始動後の酸化触媒42のHC吸着量の推定に加味されない場合であっても、酸化触媒42の誤診断が生じないHC吸着量の最大値に設定されて、PCM100に記憶されている。また、基準温度は、実験等から、酸化触媒42のHC吸着量がほぼゼロとなるときの酸化触媒42の温度の最小値に設定されて、PCM100に記憶されている。基準温度は、例えば300℃に設定される。
Based on the above knowledge, if the HC adsorption amount immediately before the engine is stopped is equal to or greater than the preset determination adsorption amount (predetermined amount), the
また、エンジン停止直前のHC吸着量が判定吸着量未満の場合は、エンジン停止中のHC吸着量の総減少量を酸化触媒42から脱離した酸素量に基づいて推定して、HC吸着量推定部102で推定されたHC吸着量をこの総減少量で補正するように構成し、判定部120による理論温度上昇量に基づく酸化触媒42の診断をエンジン始動直後から開始する。
In addition, if the HC adsorption amount immediately before the engine is stopped is less than the determined adsorption amount, the total decrease in the HC adsorption amount while the engine is stopped is estimated based on the amount of oxygen desorbed from the
HC減少量推定部130は、前記のエンジン停止中のHC吸着量の総減少量を推定する部分である。HC減少量推定部130は、エンジン停止中に酸化触媒42から脱離する酸素の量を推定するとともに、この量に基づいてエンジン停止中のHC吸着量の総減少量である停止時HC減少量を推定する。そして、HC吸着量推定部102は、停止時HC減少量を用いてHC吸着量を補正する。
The HC reduction
(3)各演算部の詳細
(HC減少量推定部)
HC減少量推定部130は、機能的に、図3に示す酸素吸蔵速度算出部131を有する。酸素吸蔵速度算出部131は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒42に吸蔵される酸素の速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒42に吸蔵される酸素の量、である酸素吸蔵速度X4を算出する。
(3) Details of each calculation unit (HC reduction amount estimation unit)
The HC reduction
酸素吸蔵速度算出部131は、酸化触媒42の温度である触媒温度X1と、排気O2センサSN5により検出された排気O2濃度X2と、排気ガスの流量である排気流量X3とに基づいて、酸素吸蔵速度X4を算出する。PCM100は、触媒温度X1を、第1排気温センサSN6と第2排気温センサSN7の各検出値およびエアフロセンサSN2で検出された吸入空気量等に基づいて別途推定している。排気流量X3には、エアフロセンサSN2で検出された吸入空気量が用いられる。
The oxygen storage
酸素吸蔵速度算出部131は、図4の各グラフに示すように、触媒温度X1が高いほど酸素吸蔵速度X4が大きくなり、排気O2濃度X2が高いほど酸素吸蔵速度X4が大きくなり、排気流量X3が大きいほど酸素吸蔵速度X4が小さくなるように、触媒温度X1と排気O2濃度X2と排気流量X3とに基づいて、酸素吸蔵速度X4を算出する。
As shown in the graphs in FIG. 4, the oxygen storage
HC減少量推定部130は、エンジン作動中、酸素吸蔵速度算出部131で算出された各時刻の酸素吸蔵速度X4を積算していく。これにより、エンジン作動中の各時刻における酸化触媒42の酸素吸蔵量である作動時酸素吸蔵量X5が算出される。作動時酸素吸蔵量X5の算出はエンジン作動中のみ実施され、エンジンが停止した後は、作動時酸素吸蔵量X5は、エンジン停止直前の値に維持される。
The HC reduction
HC減少量推定部130は、機能的に、図5に示す吸着HC種割合推定部132を有する。エンジン本体1からは、炭素の結合構造が互いに異なる複数種類の炭化水素が排出される。炭化水素の酸化のされやすさは、炭素の結合構造によって異なる。吸着HC種割合推定部132は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒42に吸着されている炭化水素の総量に占める、酸化されやすさが互いに異なる各種の炭化水素の割合(以下、適宜、吸着割合という)をそれぞれ推定する。本実施形態では、炭化水素が、芳香族ではなく且つC5以上の(5つ以上の炭素が結合した)炭化水素と、C5未満の(5つ未満の炭素が結合した)炭化水素と、芳香族の炭化水素とに分類されるようになっており、吸着HC種割合推定部132はこれら3種の炭化水素の吸着割合を推定する。以下では、C5以上の炭化水素を第1HC種、C5未満の炭化水素を第2HC種、芳香族の炭化水素を第3HC種という。これら3種の炭化水素の酸化のされやすさは、第1HC種、第2HC種、第3HC種の順である。
The HC reduction
吸着HC種割合推定部132は、まず、エンジン作動中の各時刻において、エンジン本体1から排出される炭化水素の総量に占める各HC種の割合(以下、適宜、排出割合という)を推定する。各HC種の排出割合は、燃焼室6内での混合気の燃焼温度に応じて変化し、燃焼温度は、燃焼室6の混合気の空気過剰率λと有効圧縮比とによって変化する。具体的には、図6、図7に示すように、空気過剰率λが高くなるほど、また、有効圧縮比が高くなるほど、エンジン本体1から排出される第1HC種の排出割合は増大し、第2HC種の排出割合および第3HC種の排出割合は減少する。これより、吸着HC種割合推定部132は、空気過剰率λ(X20)および有効圧縮比(X21)と各HC種の排出割合との関係が図6および図7に示す関係となるように、各時刻での混合気の空気過剰率λ(X20)と有効圧縮比(X21)とに基づいて、各HC種の排出割合を推定する。なお、空気過剰率λは、混合気の空燃比を理論空燃比で除した値である。PCM100は、エアフロセンサSN2で検出された吸入空気量とインジェクタ15から噴射される燃料の量とに基づいて各時刻の空気過剰率λを別途算出している。また、PCM100は、吸気弁11の閉弁時期に基づいて各時刻の有効圧縮比を別途算出している。
The adsorbed HC species
次に、吸着HC種割合推定部132は、推定したエンジン作動中の各時刻における各HC種の排出割合を所定期間についてそれぞれ平均し、各平均値を酸化触媒42に吸着されている各HC種の吸着割合とする。このようにして、HC減少量推定部130は、酸化触媒42に吸着されている第1HC種の割合である第1HC種吸着割合X22_a、第1HC種の割合である第2HC種吸着割合X22_b、第3HC種の割合である第3HC種吸着割合X22_cを推定する。エンジン本体1が停止した後は、これら各HC種吸着割合X22_a~X22_cの演算は停止されて、最後に算出された値が維持される。つまり、エンジン停止後は、エンジン本体1が再始動するまで、各HC種吸着割合X22_a~X22_cはエンジン停止直前から所定期間前までの期間の前記平均値に維持される。
Next, the adsorbed HC species
HC減少量推定部130は、さらに、機能的に、図8に示すO2脱離速度算出部133と、停止時HC酸化速度算出部134とを有する。以下に説明するO2脱離速度算出部133と停止時HC酸化速度算出部134の演算は、後述するようにエンジン停止直前のHC吸着量が判定吸着量未満の場合にのみ実施され、この場合にのみ、HC減少量推定部130は、停止時HC減少量を推定する。
The HC reduction
O2脱離速度算出部133は、エンジン停止中の各時刻において、酸化触媒42からの酸素の脱離速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒42から脱離する酸素の量、であるO2脱離速度X6を推定する。
The O2 desorption
O2脱離速度算出部133は、作動時酸素吸蔵量X5と、触媒温度X1とに基づいて、O2脱離速度X6を算出する。前記のように、エンジン停止中の作動時酸素吸蔵量X5は、エンジン停止直前の値に維持される。これより、O2脱離速度算出部133で演算に用いられる作動時酸素吸蔵量X5はエンジン停止直前の作動時酸素吸蔵量X5である。
The O2 desorption
O2脱離速度算出部133は、図9のグラフに示すように、酸化触媒42の酸素吸蔵量が大きいほどO2脱離速度X6が大きくなるように、且つ、触媒温度X1が高いほどO2脱離速度X6が大きくなるように、酸素吸蔵量X5bと触媒温度X1とに基づいて、O2脱離速度X6を推定する。また、O2脱離速度算出部133は、推定したO2脱離速度X6を積算することでエンジン停止中に酸化触媒42から脱離した酸素の量である停止時酸素脱離量X6aを算出し、この停止時酸素脱離量X6aをエンジン停止直前の作動時酸素吸蔵量X5から減算することで、酸化触媒42の酸素吸蔵量X5bを更新する。
As shown in the graph of FIG. 9, the O2 desorption
停止時HC酸化速度算出部134は、エンジン停止中の各時刻において、酸化触媒42での炭化水素の酸化速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒42で酸化する炭化水素の量、である停止時HC酸化速度X7を算出する。
The HC oxidation
炭化水素の酸化速度は、前記のように炭化水素の種類によって異なる。また、炭化水素の酸化速度は、触媒温度X1が高いほど、また、O2脱離速度X6が大きいほど、大きくなる。これより、停止時HC酸化速度算出部134は、O2脱離速度算出部133により算出されたO2脱離速度X6と、触媒温度X1と、吸着HC種割合推定部132により算出された各HC種吸着割合X22(X22_a~X22_c)に基づいて、停止時HC酸化速度X7を推定する。
As mentioned above, the oxidation rate of hydrocarbons varies depending on the type of hydrocarbon. Further, the oxidation rate of hydrocarbons increases as the catalyst temperature X1 increases and as the O2 desorption rate X6 increases. From this, the HC oxidation
具体的には、図10に示すように、停止時HC酸化速度算出部134は、HC種毎に、O2脱離速度X6と触媒温度X1とに基づいてその酸化速度(第1HC種酸化速度X71、第2HC種酸化速度X72、第3HC種酸化速度X73)を算出する。次に、停止時HC酸化速度算出部134は、算出した各HC種の酸化速度X71~X73にそのHC種の吸着割合X22_a~X22_cを乗じ、得られた各値の合計を停止時HC酸化速度X7として算出する。
Specifically, as shown in FIG. 10, the stop HC oxidation
そして、図8に示すように、HC減少量推定部130は、停止時HC酸化速度X7を積算していき、エンジン停止後に酸化触媒42で酸化されて酸化触媒42から放出された炭化水素の量、つまり、エンジン停止後に生じた酸化触媒42のHC吸着量の減少量であるHC減少量X8を算出する。エンジン始動直前に算出されるHC減少量X8は、エンジン停止後からエンジン始動直前までの炭化水素の減少量の総量、つまり、前記の停止時HC減少量であり、前記のように、HC減少量推定部130では、触媒温度X1と排気O2濃度X2と排気流量X3とに基づいて、エンジン停止直前の作動時酸素吸蔵量X5が推定され、この推定された作動時酸素吸蔵量X5と触媒温度X1と各HC種の吸着割合X22とに基づいて、停止時HC減少量が推定される。
Then, as shown in FIG. 8, the HC reduction
(理論温度上昇量推定部)
図11に示すように、理論温度上昇量算出部101のHC吸着量推定部102は、機能的に、HC吸着・放出速度算出部111を有する。HC吸着・放出速度算出部111は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒42内に存在する炭化水素の酸化触媒42への吸着速度、つまり、酸化触媒42内に存在する炭化水素が単位時間あたりに酸化触媒42に吸着する量、である第1HC吸着速度X9aを推定する。また、HC吸着・放出速度算出部111は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒42からの炭化水素の放出速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒42から放出される炭化水素の量、であるHC放出速度X10を推定する。
(Theoretical temperature rise estimation section)
As shown in FIG. 11, the HC adsorption
HC吸着・放出速度算出部111は、図12の2つのグラフに示すように、触媒温度X1が高いほど第1HC吸着速度X9aが小さくなり、排気流量X3が大きいほど第1HC吸着速度X9aが小さくなるように、触媒温度X1と、排気流量X3とに基づいて第1HC吸着速度X9aを算出する。
As shown in the two graphs in FIG. 12, the HC adsorption/release
HC吸着・放出速度算出部111は、図13の3つのグラフに示すように、HC吸着量X11が大きいほどHC放出速度X10が大きくなり、触媒温度X1が高いほどHC放出速度X10が大きくなり、排気流量X3が大きいほどHC放出速度X10が大きくなるように、HC吸着量X11と触媒温度X1と排気流量X3とに基づいてHC放出速度X10を算出する。
As shown in the three graphs in FIG. 13, the HC adsorption/release
HC吸着量X11は、酸化触媒42に吸着されている炭化水素の総量であり、以下の手順で算出される。HC吸着量推定部102は、エンジン作動中の各時刻においてエンジン本体1から排出される炭化水素の量である排気HC流量X30に第1HC吸着速度X9aを加算して、得られた値からHC放出速度X10を減算することで、HC吸着速度X9bを算出する。そして、HC吸着量推定部102は、算出したHC吸着速度X9bを積算していき、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒42のHC吸着量X11を算出する。
The HC adsorption amount X11 is the total amount of hydrocarbons adsorbed on the
前記の排気HC流量X30は、エンジン回転数、エンジン負荷、空気過剰率、筒内圧、噴射圧によって変化することが分かっており、HC吸着量推定部102は、これらの各値から排気HC流量X30を算出する。
It is known that the above-mentioned exhaust HC flow rate X30 changes depending on the engine speed, engine load, excess air ratio, in-cylinder pressure, and injection pressure, and the HC adsorption
HC吸着量推定部102により行われる、排気HC流量X30、第1HC吸着速度X9a、HC放出速度X10、HC吸着速度X9bの計算、および、HC吸着速度X9bの積算は、エンジン作動中にのみ行われる。これより、エンジンが停止すると、HC吸着量推定部102から出力されるHC吸着量X11はエンジン停止直前の値に維持される。
The calculation of the exhaust HC flow rate X30, the first HC adsorption rate X9a, the HC release rate X10, the HC adsorption rate X9b, and the integration of the HC adsorption rate X9b, which are performed by the HC adsorption
HC吸着量推定部102は、エンジンが停止すると、前記のようにして推定したHC吸着量X11つまりエンジン停止直前のHC吸着量X11である停止前HC吸着量X11が前記の判定吸着量以上か否かを判定する。そして、HC吸着量X11が判定吸着量未満のときは、エンジンの始動時(例えば、エンジン回転数が所定値を超えた時点)に、HC吸着量X11を、停止時HC減少量X8で補正する。具体的には、HC吸着量推定部102は、停止前HC吸着量X11から停止時HC減少量X8を減算した量を、HC吸着量X11として更新する。そして、エンジンの始動後は、更新したHC吸着量X11に対してHC吸着速度X9bを積算してHC吸着量X11を更新していく。
When the engine stops, the HC adsorption
一方、停止前HC吸着量X11が判定吸着量以上のときは、HC吸着量推定部102は、停止時HC減少量X8によるHC吸着量の補正を停止する。また、このとき、HC吸着量推定部102は、エンジン始動後において酸化触媒42の温度が基準温度以上になった時点で、HC吸着量X11をゼロにする。
On the other hand, when the pre-stop HC adsorption amount X11 is equal to or greater than the determined adsorption amount, the HC adsorption
理論温度上昇量算出部101の温度上昇量推定部103は、機能的に、作動時HC酸化速度算出部112を有する。作動時HC酸化速度算出部112は、エンジン作動中の各時刻において、酸化触媒42での炭化水素の酸化速度、つまり、単位時間あたりに酸化触媒42で酸化される炭化水素の量、である作動時HC酸化速度X12を算出する。
The temperature
作動時HC酸化速度算出部112は、図14に示すように、HC放出速度X10が大きいほど作動時HC酸化速度X12が大きくなり、触媒温度X1が高いほど作動時HC酸化速度X12が大きくなるように、HC放出速度X10と触媒温度X1とに基づいて、作動時HC酸化速度X12を算出する。
As shown in FIG. 14, the operating HC oxidation
次に、温度上昇量推定部103は、作動時HC酸化速度X12に発熱係数X13を乗じて、これらの積を理論温度上昇量X14として算出する。発熱係数X13は、単位量の炭化水素が酸化することで生じる酸化触媒42の温度上昇量であり、予め設定されてPCM100に記憶されている。
Next, the temperature
(判定部)
判定部120は、第2排気温センサSN7で検出された酸化触媒42の下流側の温度から、第1排気温センサSN6で検出された酸化触媒42の上流側の温度を減算して酸化触媒42での温度上昇量の検出値(以下、実温度上昇量という)を算出する。そして、判定部120は、この実温度上昇量と理論温度上昇量算出部101で算出された理論温度上昇量X14との差の絶対値が予め設定された判定上昇量以上であれば、酸化触媒42が正常でないと判定し、前記の絶対値が判定上昇量未満であれば酸化触媒42が正常であると判定する。前記の判定上昇量は、実験等により予め設定されてPCM100に記憶されている。
(Judgment Department)
The
前記のように、停止前HC吸着量X11が判定吸着量以上の場合は、判定部120は、エンジン始動後において酸化触媒42の温度が基準温度以上になるまで、前記の理論温度上昇量に基づく酸化触媒42の判定を停止して、酸化触媒42の温度が基準温度以上になった時点で、前記の判定を開始する。一方、停止前HC吸着量X11が判定吸着量未満の場合は、判定部120は、エンジン始動直後から、前記の判定を開始する。
As described above, when the pre-stop HC adsorption amount The determination of the
(酸化触媒の診断手順の流れ)
以上の酸化触媒42の診断手順をまとめると図15および図16のフローチャートのようになる。
(Flow of oxidation catalyst diagnostic procedure)
The above procedure for diagnosing the
まず、PCM100は、ステップS1にてエンジンが作動中であるか否かを判定する。例えば、エンジン回転数が所定値以上であればエンジンが作動中であると判定する。
First, the
ステップS1の判定がYESであってエンジン作動中の場合は、ステップS2に進み、PCM100は、エンジン始動時であるか否かを判定する。
If the determination in step S1 is YES and the engine is in operation, the process proceeds to step S2, and the
ステップS2の判定がYESであってエンジン始動時の場合、ステップS3にて、PCM100は、エンジン停止直前に推定したHC吸着量X11である停止前HC吸着量X11が判定吸着量未満であるか否かを判定する。この判定がYESであって停止前HC吸着量X11が判定吸着量未満の場合、ステップS6にて、エンジンの始動直前に算出したHC減少量X8である停止時HC減少量X8を読み込み、この停止時HC減少量X8でHC吸着量X11を減算補正した後ステップS7を実施する。
If the determination in step S2 is YES and the engine is started, the
ステップS3の判定がNOであって停止前HC吸着量X11が判定吸着量以上の場合、ステップS4にて、PCM100は、触媒温度X1が基準温度以上であるか否か、つまり、エンジン始動後において触媒温度X1が基準温度以上まで上昇したか否かを判定する。この判定がYESであって触媒温度X1が基準温度以上のときは、ステップS5に進み、HC吸着量X11をゼロに設定する。一方、ステップS4の判定がNOであって触媒温度X1が基準温度未満の場合は、再びステップS4を実施する。つまり、PCM100は、エンジン始動後、触媒温度X1が基準温度以上になるまで待ち、基準温度以上になってはじめて次のステップに進む。
If the determination in step S3 is NO and the pre-stop HC adsorption amount It is determined whether the catalyst temperature X1 has risen to a reference temperature or higher. If this determination is YES and the catalyst temperature X1 is equal to or higher than the reference temperature, the process proceeds to step S5 and the HC adsorption amount X11 is set to zero. On the other hand, if the determination in step S4 is NO and the catalyst temperature X1 is less than the reference temperature, step S4 is performed again. That is, after starting the engine, the
ステップS6またはステップS5の後はステップS7にて、PCM100は、HC吸着速度X9bおよびHC放出速度X10を算出する。前記のように、PCM100は、1演算サイクル前に算出したHC吸着量X11と、触媒温度X1と、排気流量X3とに基づいてHC放出速度X10を算出する。また、PCM100は、触媒温度X1と排気流量X3とに基づいて算出した第1HC吸着速度X9aと、排気HC流量X30と、HC放出速度X10とに基づいて、HC吸着速度X9bを算出するとともに、HC吸着量X11を更新する。
After step S6 or step S5, in step S7, the
ステップS7の後は、ステップS8にて、PCM100は作動時HC酸化速度X12を算出する。前記のように、PCM100は、HC放出速度X10と触媒温度X1とに基づいて作動時HC酸化速度X12を算出する。
After step S7, the
ステップS8の後は、ステップS9にて、PCM100は理論温度上昇量X14を算出する。前記のように、PCM100は、作動時HC酸化速度X12と発熱係数X13とに基づいて理論温度上昇量X14を算出する。
After step S8, the
ステップS9の後は、ステップS10にて、PCM100は、第1排気温センサSN6と第2排気温センサSN7の検出値から求めた実温度上昇量と、理論温度上昇量X14との差の絶対値が、判定上昇量未満であるか否かを判定する。
After step S9, in step S10, the
ステップS10の判定がNOであって前記差の絶対値が判定上昇量以上の場合、PCM100は酸化触媒42が異常であると判定する(ステップS11)。一方、ステップS7の判定がYESであって前記差の絶対値が判定上昇量未満の場合、PCM100は酸化触媒42が正常であると判定する(ステップS12)。
If the determination in step S10 is NO and the absolute value of the difference is greater than or equal to the determined increase amount, the
また、エンジン作動中、PCM100は、各時刻の作動時酸素吸蔵量X5(酸化触媒42の酸素吸蔵量)を算出する(ステップS13)。ステップS1~ステップS13の処理が終了すると、PCM100は、再びステップS1に戻り、ステップS1以降の処理を繰り返す。
Further, while the engine is operating, the
ステップS1に戻り、ステップS1の判定がNOであってエンジン作動中でない場合、つまり、エンジン停止中の場合、PCM100は、図16に示すステップS20に進みステップS3と同様の判定、つまり、停止前HC吸着量X11が判定吸着量未満であるか否かを判定する。この判定がNOであって停止前HC吸着量X11が判定吸着量以上の場合は、以下のステップS21~S26を実施せずに処理を終了する(ステップS1に戻る)。一方、ステップS20の判定がYESであって停止前HC吸着量X11が判定吸着量未満の場合は、PCM100は、ステップS21に進み、エンジンの停止直後であるか否かを判定する。この判定がYESであってエンジンの停止直後の場合、PCM100は、ステップS22に進みステップS10で算出した酸素吸蔵量、つまり、エンジン停止直前の作動時酸素吸蔵量X5を読み込み、ステップS23に進む。一方、ステップS21の判定がNOであってエンジンの停止直後ではない場合、PCM100は、ステップS22を実施することなくステップS23に進む。
Returning to step S1, if the determination in step S1 is NO and the engine is not operating, that is, if the engine is stopped, the
ステップS23にて、PCM100は、O2脱離速度X6を算出する。前記のように、PCM100は、ステップS22で読み込んだ作動時酸素吸蔵量X5に基づいて算出される酸化触媒42の酸素吸蔵量と、触媒温度X1とに基づいてO2脱離速度X6を算出する。
In step S23, the
ステップS23の後は、ステップS24にて、PCM100は、停止時HC酸化速度X7を算出する。前記のように、PCM100は、ステップS22で算出したO2脱離速度X6と、ステップS10で算出した各HC種の吸着割合(HC種吸着割合)X22と、触媒温度X1とに基づいて停止時HC酸化速度X7を算出する。
After step S23, in step S24, the
ステップS24の後は、ステップS25にて、PCM100は、HC減少量X8を算出する。前記のように、PCM100は、ステップS23で求めた停止時HC酸化速度X7に基づいてHC減少量X8を算出する。
After step S24, the
ステップS25の後は、ステップS26にて、PCM100は、酸化触媒42の酸素吸蔵量X5bを更新して処理を終了する(ステップS1)に戻る。前記のように、PCM100は、ステップS23で算出したO2脱離速度X6を用いて酸素吸蔵量X5bを更新する。
After step S25, in step S26, the
(4)作用等
以上説明したとおり、本実施形態では、エンジンの作動時に、エンジンの作動条件に基づいて、詳細には、エンジン本体1から排出された炭化水素の流量である排気HC流量X30および排気流量X3に基づいて、酸化触媒42に吸着されている炭化水素の量であるHC吸着量X11を推定する。そして、エンジン停止前のHC吸着量X11である停止前HC吸着量X11が判定吸着量以上であってエンジン停止中にHC吸着量が大幅に低減する場合は、エンジン始動後の所定期間、HC吸着量X11に基づいて算出される理論温度上昇量に基づく酸化触媒42の診断を停止する。一方で、停止前HC吸着量X11が判定吸着量未満であってエンジン停止中のHC吸着量の減少が小さい場合は、エンジン始動直後からHC吸着量X11および理論温度上昇量に基づく酸化触媒42の診断を実施する。これより、本実施形態によれば、エンジン停止中にHC吸着量が大幅に低減することに伴い酸化触媒42が誤診断されるのを防止しつつ、酸化触媒42の診断機会を多く確保できる。
(4) Effects, etc. As explained above, in this embodiment, when the engine is operating, the exhaust HC flow rate X30, which is the flow rate of hydrocarbons discharged from the engine body 1, and Based on the exhaust flow rate X3, an HC adsorption amount X11, which is the amount of hydrocarbons adsorbed on the
また、本実施形態では、前記の所定期間を、エンジンが始動してから触媒温度X1が基準温度以上になるまでの期間としている。すなわち、停止前HC吸着量X11が判定吸着量以上の場合において、エンジン始動後、触媒温度X1が基準温度以上になって酸化触媒42に吸着されている炭化水素の量がほぼゼロとなり、HC吸着量に対して停止時HC減少量が与える影響がなくなるまで酸化触媒42の診断を停止し、それ以降は当該診断を再開させるようにしている。そのため、HC吸着量X11の推定精度および前記診断精度を確保しつつ、当該診断の停止期間が過度に長くなるのを防止して診断機会を確保できる。
Furthermore, in this embodiment, the predetermined period is the period from when the engine starts until the catalyst temperature X1 becomes equal to or higher than the reference temperature. That is, when the pre-stop HC adsorption amount X11 is equal to or greater than the determined adsorption amount, after the engine is started, the catalyst temperature Diagnosis of the
また、停止前HC吸着量X11が判定吸着量未満の場合には、エンジン停止中に生じる酸化触媒42でのHC吸着量の減少量(停止時HC減少量X8)を推定して、これによりエンジン作動中のHC吸着量X11を補正する。そのため、エンジン始動後のHC吸着量X11の推定精度、ひいては、このHC吸着量X11に基づいて算出される理論温度上昇量の算出精度を高めることができる。従って、前記場合における酸化触媒の診断精度をより高めることができる。 In addition, if the pre-stop HC adsorption amount Correct the HC adsorption amount X11 during operation. Therefore, it is possible to improve the estimation accuracy of the HC adsorption amount X11 after the engine is started, and furthermore, the calculation accuracy of the theoretical temperature increase amount calculated based on this HC adsorption amount X11. Therefore, the accuracy of diagnosing the oxidation catalyst in the above case can be further improved.
また、O2脱離速度X6が大きいほど炭化水素の酸化速度が大きくなり酸化触媒42に吸着されている炭化水素の減少量が大きくなる。これに対応して、本実施形態では、図10に示したように、O2脱離速度X6が大きいほど停止時HC酸化速度X7が大きくなるようにこれを推定するとともに、これを積算することでHC減少量X8を算出している。そのため、停止時HC減少量X8の推定精度を確実に高めることができる。
Further, as the O2 desorption rate X6 increases, the oxidation rate of hydrocarbons increases, and the amount of decrease in hydrocarbons adsorbed on the
さらに、本実施形態では、図8に示すように、エンジンの停止直後の作動時酸素吸蔵量X5つまりエンジン停止直後に酸化触媒42に吸蔵されている酸素量を用いて、エンジン停止中の酸素吸蔵量を推定している。そのため、エンジン停止中の酸素吸蔵量およびこれから推定されるO2脱離速度X6の推定精度を高めて、停止時HC減少量X8の推定精度をより確実に高めることができる。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 8, the operating oxygen storage amount X5 immediately after the engine is stopped, that is, the oxygen amount stored in the
(5)変形例
前記実施形態では、停止前HC吸着量X11が判定吸着量未満のときに、エンジン始動直後からHC吸着量X11および理論温度上昇量に基づく酸化触媒42の診断を開始する場合を説明したが、停止前HC吸着量X11が判定吸着量未満のときにもエンジン始動後からある程度時間が経過した後に前記診断を開始させてもよい。ただし、この構成においても、診断機会を多く確保するべく、経過時間は、停止前HC吸着量X11が判定吸着量以上の場合に診断を停止する前記の所定期間よりも短い時間に設定する。
(5) Modification In the above embodiment, when the pre-stop HC adsorption amount X11 is less than the determined adsorption amount, the diagnosis of the
前記実施形態では、モータ80が走行用の駆動源として搭載された車両にエンジン70が搭載されて、モータ80のみの駆動力では不十分な場合や、出力供給装置の電力量が低減した場合にのみエンジン70が作動される場合について説明したが、前記実施形態に係るエンジン70が搭載される車両はこれに限らず、エンジン70のみを走行用の駆動源とする車両に搭載されてもよい。
In the embodiment, when the engine 70 is installed in a vehicle equipped with the
ただし、前記のように、エンジン70が作動するタイミングが限定的な車両では、エンジンが始動してから停止するまでの時間が比較的短いので、特に、酸化触媒42の診断機会を確保するためにエンジン始動後の早いタイミングから酸化触媒42の診断を行うことが望まれる。そのため、本実施形態に係る酸化触媒42の診断装置が前記のようなエンジン70が作動するタイミングが限定的な車両に適用されれば、効果的に酸化触媒42の診断機会を確保することができる。同様の理由から、本実施形態に係る酸化触媒42の診断装置が、車両の停車時に自動的にエンジン70が停止されるいわゆるアイドルストップ機能を有する車両に適用されれば、効果的である。
However, as mentioned above, in a vehicle where the timing at which the engine 70 operates is limited, the time from when the engine starts until it stops is relatively short, so in order to ensure an opportunity to diagnose the
前記のように触媒温度X1が基準温度以上になれば、HC吸着量X11がほぼゼロとなることで、停止時HC減少量X8がHC吸着量X11に及ぼす影響がほぼなくなる。これより、触媒温度X1が基準温度以上になれば、エンジンの作動条件によってHC吸着量X11を精度よく推定することが可能になる。従って、前記実施形態では、停止前HC吸着量X11が判定吸着量以上のエンジン始動後において、触媒温度X1が基準温度以上になるとHC吸着量X11をゼロにする場合を説明したが、このときのHC吸着量X11をエンジンの作動条件から算出してもよい。 As described above, when the catalyst temperature X1 becomes equal to or higher than the reference temperature, the HC adsorption amount X11 becomes almost zero, so that the influence of the HC reduction amount X8 during stoppage on the HC adsorption amount X11 is almost eliminated. From this, when the catalyst temperature X1 becomes equal to or higher than the reference temperature, it becomes possible to accurately estimate the HC adsorption amount X11 based on the operating conditions of the engine. Therefore, in the embodiment described above, the HC adsorption amount X11 is set to zero when the catalyst temperature X1 becomes equal to or higher than the reference temperature after the engine is started and the pre-stop HC adsorption amount X11 is equal to or higher than the determined adsorption amount. The HC adsorption amount X11 may be calculated from the operating conditions of the engine.
また、前記実施形態では、停止前HC吸着量X11が判定吸着量以上のエンジン始動後において、触媒温度が基準温度以上になった時点でHC吸着量の推定および酸化触媒42の診断を再開させる場合を説明したが、エンジン始動からの経過時間が所定時間以上になった時点で当該推定および診断を再開させるようにしてもよい。この場合は、エンジンを始動させてから触媒温度が基準温度以上になるまでの時間を実験等により求めておき、この求めた時間を前記所定時間として設定すればよい。
Furthermore, in the embodiment, after the engine is started in which the pre-stop HC adsorption amount X11 is equal to or higher than the determined adsorption amount, the estimation of the HC adsorption amount and the diagnosis of the
1 エンジン本体
40 排気通路
42 酸化触媒
70 エンジン
80 モータ
100 PCM(判定装置)
102 HC吸着量推定部
103 温度上昇量推定部
120 判定部
130 HC減少量推定部
SN6 第1排気温センサ(触媒温度検出装置)
SN7 第2排気温センサ(触媒温度検出装置)
1
102 HC adsorption
SN7 2nd exhaust temperature sensor (catalyst temperature detection device)
Claims (6)
前記酸化触媒の温度を検出する触媒温度検出装置と、
前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定装置とを備え、
前記判定装置は、
前記エンジン本体の出力軸が回転するエンジン作動時に、エンジンの作動条件に基づいて前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の量であるHC吸着量を推定するHC吸着量推定部と、
前記酸化触媒が正常であると仮定したときに生じる当該酸化触媒の温度上昇量を、前記HC吸着量推定部で推定された前記HC吸着量に基づいて推定する温度上昇量推定部と、
エンジン作動時に、前記触媒温度検出装置の検出値に基づく前記酸化触媒の温度上昇量と、前記温度上昇量推定部により推定された前記温度上昇量とを比較して、当該比較結果に基づいて前記酸化触媒が正常であるか否かを判定する判定部とを備え、
前記HC吸着量推定部により推定されたエンジン停止直前の前記HC吸着量である停止前HC吸着量が所定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後の所定期間、前記判定を停止し、
停止前HC吸着量が前記所定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過する前に前記判定を開始する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。 An engine body in which cylinders are formed, an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the cylinder flows, and an oxidation catalyst installed in the exhaust passage and capable of adsorbing and oxidizing hydrocarbons and occluding and desorbing oxygen. An oxidation catalyst diagnostic device installed in an engine equipped with
a catalyst temperature detection device that detects the temperature of the oxidation catalyst;
a determination device that determines whether the oxidation catalyst is normal;
The determination device includes:
an HC adsorption amount estimating unit that estimates an HC adsorption amount, which is the amount of hydrocarbons adsorbed on the oxidation catalyst, based on engine operating conditions when the output shaft of the engine body rotates;
a temperature rise amount estimating unit that estimates a temperature rise amount of the oxidation catalyst that occurs when the oxidation catalyst is assumed to be normal, based on the HC adsorption amount estimated by the HC adsorption amount estimation unit;
During engine operation, the amount of temperature rise of the oxidation catalyst based on the detected value of the catalyst temperature detection device is compared with the amount of temperature rise estimated by the temperature rise amount estimation section, and the a determination unit that determines whether the oxidation catalyst is normal;
If the pre-stop HC adsorption amount, which is the HC adsorption amount immediately before the engine is stopped, estimated by the HC adsorption amount estimating unit is equal to or greater than a predetermined amount, the determination unit stops the determination for a predetermined period after the engine starts. ,
An oxidation catalyst diagnostic apparatus, wherein when the pre-stop HC adsorption amount is less than the predetermined amount, the determination section starts the determination before the predetermined period elapses after starting the engine.
停止前HC吸着量が前記所定量以上の場合、前記判定部は、エンジンの始動後、前記所定期間が経過すると前記判定を開始し、
停止前HC吸着量が前記所定量未満の場合、前記判定部は、エンジンの始動直後から前記判定を開始する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。 The oxidation catalyst diagnostic device according to claim 1,
If the pre-stop HC adsorption amount is equal to or greater than the predetermined amount, the determination unit starts the determination when the predetermined period of time has elapsed after starting the engine;
An oxidation catalyst diagnostic device, wherein when the pre-stop HC adsorption amount is less than the predetermined amount, the determination section starts the determination immediately after starting the engine.
前記所定期間は、エンジンが始動してから前記酸化触媒の温度が所定の温度以上になるまでの期間である、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。 The oxidation catalyst diagnostic device according to claim 1 or 2,
The oxidation catalyst diagnostic device, wherein the predetermined period is a period from when the engine starts until the temperature of the oxidation catalyst reaches a predetermined temperature or higher.
前記判定装置は、エンジン停止中に前記酸化触媒から脱離する酸素の速度であるO2脱離速度を推定し、当該O2脱離速度に基づいて、エンジン停止中に生じる前記酸化触媒に吸着されている炭化水素の総減少量である停止時HC減少量を推定するHC減少量推定部をさらに備え、
前記停止前HC吸着量が前記所定量未満の場合、前記HC吸着量推定部は、前記HC減少量推定部で推定された前記停止時HC減少量に基づいて、エンジン作動時の前記HC吸着量の推定値を補正する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。 The oxidation catalyst diagnostic device according to any one of claims 1 to 3,
The determination device estimates an O2 desorption rate that is a rate of oxygen desorbed from the oxidation catalyst while the engine is stopped, and based on the O2 desorption rate, determines the amount of oxygen adsorbed to the oxidation catalyst that occurs while the engine is stopped. further comprising an HC reduction amount estimating unit that estimates an HC reduction amount at the time of shutdown, which is a total reduction amount of hydrocarbons in the vehicle;
When the pre-stop HC adsorption amount is less than the predetermined amount, the HC adsorption amount estimator calculates the HC adsorption amount during engine operation based on the stop HC reduction amount estimated by the HC reduction amount estimator. A diagnostic device for an oxidation catalyst, characterized in that it corrects an estimated value of.
前記HC減少量推定部は、エンジンの停止直前に前記酸化触媒に吸蔵されている酸素量を推定し、当該推定した酸素吸蔵量に基づいて前記停止時HC減少量を推定する、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。 The oxidation catalyst diagnostic device according to claim 4,
The HC reduction amount estimating unit estimates the amount of oxygen stored in the oxidation catalyst immediately before stopping the engine, and estimates the HC reduction amount at the time of stop based on the estimated oxygen storage amount. A diagnostic device for oxidation catalysts.
前記エンジンは、モータを走行用の駆動源として有するハイブリッド車両に搭載される、ことを特徴とする酸化触媒の診断装置。 The oxidation catalyst diagnostic device according to any one of claims 1 to 5,
An oxidation catalyst diagnostic device, wherein the engine is mounted on a hybrid vehicle having a motor as a drive source for running.
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