JP2009150367A - Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】誤判定の可能性を低減し診断精度の向上を図ることができる内燃機関の触媒劣化診断装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化診断装置であって、触媒の下流において検出される酸素濃度に基づいて、内燃機関に供給される空気と燃料との空燃比を強制的にリッチ側とリーン側との間で変化させるアクティブ空燃比制御手段と、アクティブ空燃比制御手段による空燃比制御時における触媒の酸素吸蔵能を計測し、この計測された酸素吸蔵能に基づき触媒の劣化を診断する診断手段とを備える内燃機関の触媒劣化診断装置において、アクティブ空燃比制御手段による空燃比のリーン側制御時に、内燃機関から排出される出ガスに含まれる少なくともNOx成分を減少させるNOx成分減少制御手段を備える。
【選択図】図5An apparatus for diagnosing catalyst deterioration in an internal combustion engine that can reduce the possibility of erroneous determination and improve the diagnostic accuracy.
An apparatus for diagnosing deterioration of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, forcing an air-fuel ratio of air and fuel supplied to the internal combustion engine based on an oxygen concentration detected downstream of the catalyst The active air-fuel ratio control means that changes between the rich side and the lean side, and the oxygen storage capacity of the catalyst during the air-fuel ratio control by the active air-fuel ratio control means are measured, and the catalyst is determined based on the measured oxygen storage capacity. An apparatus for diagnosing deterioration of an internal combustion engine having a diagnostic means for diagnosing deterioration of the internal combustion engine reduces at least a NOx component contained in an exhaust gas discharged from the internal combustion engine during lean air-fuel ratio control by the active air-fuel ratio control means NOx component reduction control means is provided.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化を診断する触媒劣化診断装置に関する。 The present invention relates to a catalyst deterioration diagnosis device that diagnoses deterioration of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.
一般に車両用の内燃機関においては、その排気系に排気ガスを浄化するための触媒が設置されている。この触媒の中には酸素吸蔵能(O2ストレージ能:OSC)を有するものがあり、これは、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比(ストイキ)よりも大きくなると、すなわちリーンになると排気ガス中に存在する過剰酸素を吸着保持し、触媒に流入する排気ガスの空燃比がストイキよりも小さくなると、すなわちリッチになると吸着保持された酸素を放出するという特性を有している。例えばガソリンエンジンでは、触媒に流入する排気ガスがストイキ近傍となるよう空燃比制御が行われるが、酸素吸蔵能を有する三元触媒を使用すると、運転条件により実際の空燃比がストイキから多少振れてしまった場合でも、三元触媒による酸素の吸蔵・放出作用により、そのような空燃比ずれを吸収し浄化効率を維持することができる。 Generally, in an internal combustion engine for a vehicle, a catalyst for purifying exhaust gas is installed in the exhaust system. Some of these catalysts have an oxygen storage capacity (O 2 storage capacity: OSC). This is because when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), that is, lean. Then, excess oxygen present in the exhaust gas is adsorbed and held, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes smaller than stoichiometric, that is, when it becomes rich, the adsorbed and held oxygen is released. For example, in a gasoline engine, air-fuel ratio control is performed so that the exhaust gas flowing into the catalyst is in the vicinity of stoichiometric. However, when a three-way catalyst having oxygen storage capacity is used, the actual air-fuel ratio slightly deviates from stoichiometric depending on the operating conditions. Even in the case of the trapping, it is possible to absorb such an air-fuel ratio shift and maintain the purification efficiency by the oxygen storage / release action of the three-way catalyst.
ところで、触媒が劣化すると触媒の浄化効率が低下する。一方、触媒の劣化度と酸素吸蔵能の低下度との間にはともに貴金属を介する反応であるため相関関係があり、酸素吸蔵能が低下したことを検出することで触媒が劣化したことを検出することができる。そこで、触媒に流入する排気ガスの空燃比を強制的にリッチ側及びリーン側に切り替えるアクティブ空燃比制御を行い、このアクティブ空燃比制御の実行に伴わせて、リッチ側制御時における触媒の酸素放出能力とリーン側制御時における酸素吸着能力とを平均することにより酸素吸蔵能(容量)を求め、この酸素吸蔵能に基づいて触媒の劣化を診断する方法(所謂Cmax法)が採用されている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, when the catalyst deteriorates, the purification efficiency of the catalyst decreases. On the other hand, there is a correlation between the degree of deterioration of the catalyst and the degree of decrease in the oxygen storage capacity because they are reactions through noble metals, and it is detected that the catalyst has deteriorated by detecting that the oxygen storage capacity has decreased. can do. Therefore, active air-fuel ratio control for forcibly switching the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst to the rich side and lean side is performed, and along with the execution of this active air-fuel ratio control, oxygen release of the catalyst during the rich-side control is performed. A method (so-called Cmax method) for determining the oxygen storage capacity (capacity) by averaging the capacity and the oxygen adsorption capacity at the time of lean side control and diagnosing the deterioration of the catalyst based on this oxygen storage capacity is adopted (the so-called Cmax method). For example, see Patent Document 1).
ところで、このCmax法においては、アクティブ空燃比制御でのリーン側制御時に触媒に酸素を吸着させる酸素吸着能力と、リッチ側制御時に触媒から酸素を放出させる酸素放出能力とに基づき酸素吸蔵能を求めるようにしているが、リーン側制御時において触媒に酸素吸着能力が残存しているにもかかわらず、NOxの影響で酸素センサがリーン反転してしまい、計測により得られる酸素吸着能力が実際の酸素吸着能力よりも小さくなってしまうということが判明した。 By the way, in this Cmax method, the oxygen storage capacity is obtained based on the oxygen adsorption capacity for adsorbing oxygen to the catalyst during the lean side control in the active air-fuel ratio control and the oxygen release capacity for releasing oxygen from the catalyst during the rich side control. However, even though the oxygen adsorption capability remains in the catalyst during the lean side control, the oxygen sensor is lean-reversed due to the influence of NOx, and the oxygen adsorption capability obtained by measurement is the actual oxygen It became clear that it became smaller than adsorption capacity.
より詳しくは、空燃比がリッチ側からリーン側に切り替えられて酸素の吸着作用が行われている間には、排気ガス中のHC、COなどの未燃成分によりNOxから酸素が奪われてNOxの還元作用が行われる。しかし、触媒の酸素吸着能力が飽和に近づくと、排気ガス中のHC、COなどの未燃成分は吸着されにくくなった排気ガス中の酸素により酸化されて消費されることからNOxの還元作用が低下し、そのまま触媒を通り抜けることになる。すると、ジルコニア素子を基材として構成される酸素センサは、O2のみならずNOxにも反応する特性を有しているので、この触媒を通り抜けたNOxに反応してその下流に設けられた酸素センサがリーン反転してしまうのである。これは、触媒に流入するNOx量が多い場合には顕著となる。 More specifically, while the air-fuel ratio is switched from the rich side to the lean side and the oxygen adsorption action is performed, oxygen is deprived from NOx by unburned components such as HC and CO in the exhaust gas. The reduction action is performed. However, when the oxygen adsorption capacity of the catalyst approaches saturation, unburned components such as HC and CO in the exhaust gas are oxidized and consumed by the oxygen in the exhaust gas, which is less likely to be adsorbed. It goes down and passes through the catalyst as it is. Then, since the oxygen sensor composed of a zirconia element as a base material has a characteristic of reacting not only with O 2 but also with NOx, it reacts with NOx that has passed through the catalyst and oxygen provided downstream thereof. The sensor is lean-reversed. This becomes remarkable when the amount of NOx flowing into the catalyst is large.
その結果として、酸素吸着能力と酸素放出能力とに基づき計算により求められる触媒の酸素吸蔵能が実際の酸素吸蔵能に比べ小さくなってしまう。この酸素吸着能力は触媒の劣化が進む程低下するので、劣化触媒程、計測された酸素吸蔵能値と実際の酸素吸蔵能との乖離比率が大きくなり、触媒の正常か異常かの判定が困難となって誤判定を招く可能性が増大するという問題があった。 As a result, the oxygen storage capacity of the catalyst determined by calculation based on the oxygen adsorption capacity and the oxygen release capacity becomes smaller than the actual oxygen storage capacity. Since this oxygen adsorption capacity decreases as the deterioration of the catalyst progresses, the ratio of the difference between the measured oxygen storage capacity value and the actual oxygen storage capacity increases with the deterioration catalyst, making it difficult to determine whether the catalyst is normal or abnormal. As a result, there is a problem in that the possibility of erroneous determination increases.
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、誤判定の可能性を低減し診断精度の向上を図ることができる内燃機関の触媒劣化診断装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine that can reduce the possibility of erroneous determination and improve diagnosis accuracy. is there.
上記目的を達成する本発明に係る内燃機関の触媒劣化診断装置の一形態は、内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化診断装置であって、該触媒の下流において検出される酸素濃度に基づいて、内燃機関に供給される空気と燃料との空燃比を強制的にリッチ側とリーン側との間で変化させるアクティブ空燃比制御手段と、該アクティブ空燃比制御手段による空燃比制御時における前記触媒の酸素吸蔵能を計測し、この計測された酸素吸蔵能に基づき前記触媒の劣化を診断する診断手段と、を備える内燃機関の触媒劣化診断装置において、
前記アクティブ空燃比制御手段による空燃比のリーン側制御時に、内燃機関から排出される出ガスに含まれる少なくともNOx成分を減少させるNOx成分減少制御手段を備えることを特徴とする。
An embodiment of a catalyst deterioration diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to the present invention that achieves the above object is a catalyst deterioration diagnosis apparatus disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein an oxygen concentration detected downstream of the catalyst is detected. Based on active air-fuel ratio control means for forcibly changing the air-fuel ratio of air and fuel supplied to the internal combustion engine between the rich side and the lean side, and at the time of air-fuel ratio control by the active air-fuel ratio control means In the catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine, comprising the diagnostic means for measuring the oxygen storage capacity of the catalyst and diagnosing the deterioration of the catalyst based on the measured oxygen storage capacity,
At the time of lean side control of the air-fuel ratio by the active air-fuel ratio control means, there is provided an NOx component reduction control means for reducing at least the NOx component contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
上記形態の内燃機関の触媒劣化診断装置によれば、アクティブ空燃比制御手段による空燃比のリーン側制御時において、NOx成分減少制御手段により内燃機関から排出される出ガスに含まれる少なくともNOx成分が減少される。このNOx成分が減少された出ガスが触媒に流入すると、酸素吸着期間ではNOxのほぼ全量が還元されるのでNOxが触媒を通り抜けるのが遅延される。この結果、触媒の下流に設けられた酸素センサが、酸素が吸着しきれない状態でリーン反転することが抑制される。かくて、酸素吸着能力と酸素放出能力とに基づき計算により求められる触媒の酸素吸蔵能と実際の酸素吸蔵能との乖離が小さくなるので、誤判定の可能性を低減し診断精度の向上を図ることができる。 According to the catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine of the above aspect, at least the NOx component contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine by the NOx component reduction control means during the lean side control of the air-fuel ratio by the active air-fuel ratio control means. Will be reduced. When the output gas with the reduced NOx component flows into the catalyst, almost the entire amount of NOx is reduced during the oxygen adsorption period, so that the passage of NOx through the catalyst is delayed. As a result, it is possible to prevent the oxygen sensor provided downstream of the catalyst from undergoing lean inversion in a state where oxygen cannot be completely adsorbed. Thus, since the difference between the oxygen storage capacity of the catalyst and the actual oxygen storage capacity required by calculation based on the oxygen adsorption capacity and oxygen release capacity is reduced, the possibility of erroneous determination is reduced and the diagnostic accuracy is improved. be able to.
ここで、前記NOx成分減少制御手段によるNOx成分減少制御は、前記触媒の酸素吸蔵能が所定値を下回ったときに実行されることが好ましい。 Here, the NOx component reduction control by the NOx component reduction control means is preferably executed when the oxygen storage capacity of the catalyst falls below a predetermined value.
この形態によれば、無用なNOx成分減少制御が回避されるので燃費悪化を最小限に抑えることができる。 According to this aspect, since unnecessary NOx component reduction control is avoided, fuel consumption deterioration can be minimized.
なお、前記NOx成分減少制御手段は、点火時期を当該運転状態での最適点火時期から遅らせるものであってもよい。 The NOx component reduction control means may delay the ignition timing from the optimum ignition timing in the operating state.
また、前記NOx成分減少制御手段による点火時期の遅角制御時には、該遅角制御に伴うトルク低下を補償すべく吸入空気量増大制御が実行されることが好ましい。 Further, at the time of retarding the ignition timing by the NOx component decreasing control means, it is preferable that the intake air amount increasing control is executed so as to compensate for the torque decrease associated with the retarding control.
さらに、前記アクティブ空燃比制御手段による空燃比のリッチ側制御時には、内燃機関から排出される出ガスに含まれる少なくともNOx成分を増大させるNOx成分増大制御手段を備えることが好ましい。 Further, it is preferable to provide an NOx component increase control means for increasing at least the NOx component contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine during the rich control of the air / fuel ratio by the active air / fuel ratio control means.
この形態によれば、アクティブ空燃比制御手段による空燃比のリッチ側制御時において、NOx成分増大制御手段により内燃機関から排出される出ガスに含まれるNOx成分が増大される。このNOx成分が増大された出ガスが触媒に流入すると、酸素放出期間でNOxが触媒を通り抜けるのが促進される。この結果、触媒の下流に設けられた酸素センサが、酸素が放出しきれない状態でリッチ反転することが抑制される。かくて、酸素吸着能力と酸素放出能力とに基づき計算により求められる触媒の酸素吸蔵能と実際の酸素吸蔵能との乖離が小さくなるので、誤判定の可能性を低減し診断精度のさらなる向上を図ることができる。 According to this aspect, the NOx component contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is increased by the NOx component increase control means during the rich air-fuel ratio control by the active air-fuel ratio control means. When the output gas with the increased NOx component flows into the catalyst, it is promoted that NOx passes through the catalyst during the oxygen release period. As a result, the oxygen sensor provided downstream of the catalyst is prevented from being richly inverted in a state where oxygen cannot be released. Thus, the difference between the oxygen storage capacity of the catalyst and the actual oxygen storage capacity required by calculation based on the oxygen adsorption capacity and oxygen release capacity is reduced, thus reducing the possibility of misjudgment and further improving diagnostic accuracy. Can be planned.
また、前記NOx成分減少又は増大制御手段は、内燃機関が排気還流(EGR)装置を備える場合には、EGR量を増大又は減少させるものであってもよい。なお、EGR量を増大又は減少させるためには、内燃機関が吸気弁及び/又は排気弁の開閉タイミングを変更可能な、いわゆる可変タイミング機構を備える場合、吸排気弁のオーバラップを大きく又は小さくすることによって、いわゆる内部EGR量を増大又は減少させるようにしてもよい。 Further, the NOx component reduction or increase control means may increase or decrease the EGR amount when the internal combustion engine includes an exhaust gas recirculation (EGR) device. In order to increase or decrease the EGR amount, when the internal combustion engine includes a so-called variable timing mechanism that can change the opening and closing timing of the intake valve and / or the exhaust valve, the overlap of the intake and exhaust valves is increased or decreased. Accordingly, the so-called internal EGR amount may be increased or decreased.
本発明によれば、誤判定の可能性を低減し診断精度の向上を図ることができるという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, an excellent effect of reducing the possibility of erroneous determination and improving diagnostic accuracy is exhibited.
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づき説明する。
図1は、本発明に係る内燃機関の触媒劣化診断装置の実施形態のシステム構成を示す概略図である。図示されるように、内燃機関1は、シリンダブロック2に形成された燃焼室3の内部で燃料及び空気の混合気を燃焼させ、燃焼室3内でピストン4を往復移動させることにより動力を発生する。内燃機関1は車両に搭載された多気筒エンジン(1気筒のみ図示)であり、火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a system configuration of an embodiment of a catalyst deterioration diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to the present invention. As shown in the figure, the
内燃機関1のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Viと、排気ポートを開閉する排気弁Veとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁Vi及び各排気弁Veは図示しないカムシャフトによって開閉させられる。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室3内の混合気に点火するための点火プラグ7が気筒ごとに取り付けられている。
In the cylinder head of the
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介して吸気集合室であるサージタンク8に接続されている。サージタンク8の上流側には吸気集合通路をなす吸気管13が接続されており、吸気管13の上流端にはエアクリーナ9が設けられている。そして吸気管13には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ5と、電子制御式スロットルバルブ10とが組み込まれている。なお吸気ポート、サージタンク8及び吸気管13により吸気通路が形成される。
The intake port of each cylinder is connected to a surge tank 8 serving as an intake air collecting chamber via a branch pipe for each cylinder. An
本実施形態では、吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)12が気筒ごとに配設されている。インジェクタ12から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁Viの開弁時に燃焼室3に吸入され、ピストン4で圧縮され、点火プラグ7で点火燃焼させられる。
In this embodiment, an injector (fuel injection valve) 12 that injects fuel into an intake passage, particularly an intake port, is provided for each cylinder. The fuel injected from the
一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気集合通路をなす排気管6に接続されており、排気管6には、O2ストレージ機能(酸素吸蔵能)を有する三元触媒からなる触媒11が取り付けられている。なお排気ポート、枝管及び排気管6により排気通路が形成される。触媒11の上流側と下流側とにそれぞれ、排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出する空燃比センサ、すなわち触媒前センサ17及び触媒後センサ18が設置されている。触媒前センサ17は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、排気空燃比に比例した値の信号を出力する。他方、触媒後センサ18は所謂O2センサからなり、理論空燃比を境に出力値が急変する特性を持つ。
On the other hand, the exhaust port of each cylinder is connected to an exhaust pipe 6 forming an exhaust collecting passage through a branch pipe for each cylinder, and the exhaust pipe 6 has a three-way catalyst having an O 2 storage function (oxygen storage capacity). A
上述の点火プラグ7、スロットルバルブ10及びインジェクタ12等は、制御手段としての電子制御ユニット(以下ECUと称す)20に電気的に接続されている。ECU20は、何れも図示されないCPU、ROM、RAM、入出力ポート、及び記憶装置等を含むものである。またECU20には、図示されるように、前述のエアフローメータ5、触媒前センサ17、触媒後センサ18のほか、内燃機関1のクランク角を検出するクランク角センサ14、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ15、その他の各種センサが図示されないA/D変換器等を介して電気的に接続されている。ECU20は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ7、スロットルバルブ10、インジェクタ12等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。
The spark plug 7, the
触媒11は、これに流入する排気ガスの空燃比(A/F)が理論空燃比(ストイキ、例えば(A/F)s=14.6)近傍のときにNOx ,HC及びCOを同時に浄化する、いわゆる三元触媒である。そしてこれに対応して、ECU20は、内燃機関の通常運転時、触媒11に流入する排気ガスの空燃比すなわち触媒前空燃比(A/F)frが理論空燃比に一致するように空燃比を制御する。具体的にはECU20は、理論空燃比に等しい目標空燃比(A/F)tを設定すると共に、触媒前センサ17により検出された触媒前空燃比(A/F)frが目標空燃比(A/F)tに一致するように、インジェクタ12から噴射される燃料噴射量をフィードバック制御する。これにより触媒11に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比近傍に保たれ、触媒11において最大の浄化性能が発揮されるようになる。
The
ここで、触媒11についてより詳細に説明する。図2に示すように、触媒11においては、図示しない担体基材の表面上にコート材31が被覆され、このコート材31に微粒子状の触媒成分32が多数分散配置された状態で保持され、触媒11内部で露出されている。触媒成分32は主にPt,Pd等の貴金属からなり、NOx ,HC及びCOといった排ガス成分を反応させる際の活性点となる。他方、コート材31は、排気ガスと触媒成分32との界面における反応を促進させる助触媒の役割を担うと共に、雰囲気ガスの空燃比に応じて酸素を吸着放出可能な酸素吸蔵成分を含む。酸素吸蔵成分は例えば酸化セリウムCeO2やジルコニアからなる。例えば、触媒成分32及びコート材31の雰囲気ガスが理論空燃比よりリッチであると、触媒成分32の周囲に存在する酸素吸蔵成分に吸蔵されていた酸素が放出され、この結果、放出された酸素によりHC及びCOといった未燃成分が酸化され、浄化される。逆に、触媒成分32及びコート材31の雰囲気ガスが理論空燃比よりリーンであると、触媒成分32の周囲に存在する酸素吸蔵成分が雰囲気ガスから酸素を吸着し、この結果NOxが還元浄化される。
Here, the
このような酸素の吸放出作用により、通常の空燃比制御の際に触媒前空燃比(A/F)frが理論空燃比に対し多少ばらついたとしても、NOx、HC及びCOといった三つの排気ガス成分を同時に浄化することができる。よって通常の空燃比制御において、触媒前空燃比(A/F)frを敢えて理論空燃比を中心に微小振動させ、酸素の吸放出を繰り返させることにより排ガス浄化を行うことも可能である。 Even if the pre-catalyst air-fuel ratio (A / F) fr slightly varies with respect to the theoretical air-fuel ratio during the normal air-fuel ratio control, the three exhaust gases such as NOx, HC, and CO can be obtained by this oxygen absorption / release action. Ingredients can be purified simultaneously. Therefore, in normal air-fuel ratio control, it is also possible to purify exhaust gas by causing the pre-catalyst air-fuel ratio (A / F) fr to oscillate slightly around the stoichiometric air-fuel ratio and to repeatedly absorb and release oxygen.
ところで、新品状態の触媒11では前述したように細かい粒子状の触媒成分32が多数均等に分散配置されており、排気ガスと触媒成分32との接触確率が高い状態に維持されている。しかしながら、触媒11が劣化してくると、一部の触媒成分32に消失が見られるほか、触媒成分32同士が排気熱で焼き固まって焼結状態になるものがある(図の破線参照)。こうなると排気ガスと触媒成分32との接触確率の低下を引き起こし、浄化率を落としめる原因となる。そしてこのほかに、触媒成分32の周囲に存在するコート材31の量、すなわち酸素吸蔵成分の量が減少し、酸素吸蔵能自体が低下する。
By the way, in the
このように、触媒11の劣化度と触媒11の持つ酸素吸蔵能の低下度とは相関関係にある。そこで本実施形態では、触媒11の酸素吸蔵能を検出することにより触媒11の劣化度を検出することとしている。ここで、触媒11の酸素吸蔵能は、現状の触媒11が吸蔵し得る最大酸素量である酸素吸蔵能値(OSC値又はCmax)の大きさによって表される。
Thus, the degree of deterioration of the
以下、本実施形態におけるメインルーチンにおいて実行される触媒劣化診断についてまず説明する。 Hereinafter, the catalyst deterioration diagnosis executed in the main routine in the present embodiment will be described first.
本実施形態の触媒劣化診断は前述のCmax法によるものを基本とする。そして触媒11の劣化診断に際しては、ECU20によりアクティブ空燃比制御が実行される。アクティブ空燃比制御において、触媒前空燃比(A/F)frは、所定の中心空燃比(A/F)cを境にリッチ側及びリーン側に強制的に(アクティブに)交互に切り替えられる。なおリッチ側に変化されたときの空燃比をリッチ空燃比(A/F)r、リーン側に変化されたときの空燃比をリーン空燃比(A/F)lと称す。このアクティブ空燃比制御によって触媒前空燃比(A/F)frがリッチ側又はリーン側に変化されているときに触媒の酸素吸蔵能値OSC(=Cmax)が計測される。
The catalyst deterioration diagnosis of the present embodiment is basically based on the Cmax method described above. When the deterioration diagnosis of the
なお、触媒11の劣化診断は、内燃機関1の定常運転時で且つ触媒11が活性温度域にあるときに実行される。触媒11の温度(触媒床温)の計測については、温度センサを用いて直接検出してもよいが、本実施形態の場合、内燃機関の運転状態から推定することとしている。例えばECU20は、エアフローメータ5によって検出される吸入空気量Gaと、クランク角センサ14の出力に基づいて検出される機関回転速度Ne(rpm)とで規定される運転状態、及び吸入空気量Gaの累積値などに基づいて、予め実験等を通じて設定されたマップ又は関数を利用し、触媒11の温度を推定する。
The deterioration diagnosis of the
図3(A),(B)にはそれぞれ、アクティブ空燃比制御実行時における触媒前センサ17及び触媒後センサ18の出力が実線で示されている。また、図3(A)には、ECU20内部で発生される目標空燃比(A/F)tが破線で示されている。触媒前センサ17及び触媒後センサ18の出力値はそれぞれ触媒前空燃比(A/F)fr及び触媒後空燃比(A/F)rrの値に対応する。
In FIGS. 3A and 3B, the outputs of the
図3(A)に示されるように、目標空燃比(A/F)tは、中心空燃比としての理論空燃比(A/F)sを中心として、そこからリッチ側に所定の振幅(リッチ振幅Ar、Ar>0)だけ離れた空燃比(リッチ空燃比(A/F)r)と、理論空燃比(A/F)sからリーン側に所定の振幅(リーン振幅Al、Al>0)だけ離れた空燃比(リーン空燃比(A/F)l)とに強制的に、且つ交互に切り替えられる。そしてこの目標空燃比(A/F)tの切り替えに追従して、実際値としての触媒前空燃比(A/F)frも、目標空燃比(A/F)tに対し僅かな時間遅れを伴って切り替わる。このことから目標空燃比(A/F)tと触媒前空燃比(A/F)frとは時間遅れがあること以外等価であることが理解されよう。 As shown in FIG. 3 (A), the target air-fuel ratio (A / F) t is centered on the theoretical air-fuel ratio (A / F) s as the center air-fuel ratio, and a predetermined amplitude (rich) from there to the rich side. An air-fuel ratio (rich air-fuel ratio (A / F) r) separated by an amplitude Ar, Ar> 0) and a predetermined amplitude (lean amplitude Al, Al> 0) from the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) s to the lean side The air-fuel ratio (lean air-fuel ratio (A / F) 1) which is far away is forcibly and alternately switched. Following the switching of the target air-fuel ratio (A / F) t, the pre-catalyst air-fuel ratio (A / F) fr as an actual value is also slightly delayed from the target air-fuel ratio (A / F) t. Switch with it. From this, it will be understood that the target air-fuel ratio (A / F) t and the pre-catalyst air-fuel ratio (A / F) fr are equivalent except that there is a time delay.
図示例において、リッチ振幅Arとリーン振幅Alとは等しい。例えば理論空燃比(A/F)s=14.6、リッチ空燃比(A/F)r=14.1、リーン空燃比(A/F)l=15.1、リッチ振幅Ar=リーン振幅Al=0.5である。通常の空燃比制御の場合に比べ、アクティブ空燃比制御の場合は空燃比の振り幅が大きく、すなわちリッチ振幅Arとリーン振幅Alとの値は大きい。 In the illustrated example, the rich amplitude Ar and the lean amplitude Al are equal. For example, theoretical air fuel ratio (A / F) s = 14.6, rich air fuel ratio (A / F) r = 14.1, lean air fuel ratio (A / F) 1 = 15.1, rich amplitude Ar = lean amplitude Al = 0.5. Compared to the normal air-fuel ratio control, the active air-fuel ratio control has a larger amplitude of the air-fuel ratio, that is, the values of the rich amplitude Ar and the lean amplitude Al are larger.
ところで、目標空燃比(A/F)tが切り替えられるタイミングは、触媒後センサ18の出力がリッチからリーンに、又はリーンからリッチに切り替わるタイミングである。ここで図示されるように、触媒後センサ18の出力電圧は理論空燃比(A/F)sを境に急変し、触媒後空燃比(A/F)rrが理論空燃比(A/F)sより小さいリッチ側の空燃比であるときその出力電圧がリッチ判定値VR以上となり、触媒後空燃比(A/F)rrが理論空燃比(A/F)sより大きいリーン側の空燃比であるときその出力電圧がリーン判定値VL以下となる。ここでVR>VLであり、例えばVR=0.59(V)、VL=0.21(V)である。
By the way, the timing at which the target air-fuel ratio (A / F) t is switched is the timing at which the output of the
図3(A)及び(B)に示されるように、触媒後センサ18の出力電圧がリッチ側の値からリーン側に変化してリーン判定値VLに等しくなった時(時刻t1)、目標空燃比(A/F)tはリーン空燃比(A/F)lからリッチ空燃比(A/F)rに切り替えられる。その後、触媒後センサ18の出力電圧がリーン側の値からリッチ側に変化してリッチ判定値VRに等しくなった時(時刻t2)、目標空燃比(A/F)tはリッチ空燃比(A/F)rからリーン空燃比(A/F)lに切り替えられる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, when the output voltage of the
このような空燃比変化を行うアクティブ空燃比制御を実行しつつ、次のようにして触媒11の酸素吸蔵能値OSCが計測され、触媒11の劣化が判定される。
While performing the active air-fuel ratio control that performs such an air-fuel ratio change, the oxygen storage capacity value OSC of the
図3を参照すると、時刻t1より前では目標空燃比(A/F)tがリーン空燃比(A/F)lとされ、触媒11にはリーンガスが流入されている。このとき触媒11では酸素を吸着し続けているが、一杯に酸素を吸着した時点でそれ以上酸素を吸着できなくなり、リーンガスが触媒11を通り抜けて触媒11の下流側に流れ出す。こうなると触媒後空燃比(A/F)rrがリーン側に変化し、触媒後センサ18の出力電圧がリーン判定値VLに達した時点(t1)で、目標空燃比(A/F)tがリッチ空燃比(A/F)rに切り替えられ、或いは反転される。このように目標空燃比(A/F)tは触媒後センサ18の出力をトリガにして反転される。
Referring to FIG. 3, the target air-fuel ratio (A / F) t is set to the lean air-fuel ratio (A / F) 1 before
そして今度は触媒11にリッチガスが流入されることとなる。このとき触媒11では、それまで吸蔵されていた酸素が放出され続ける。よって触媒11の下流側にはほぼ理論空燃比(A/F)sの排気ガスが流出し、触媒後空燃比(A/F)rrがリッチにならないことから、触媒後センサ18の出力は反転しない。触媒11から酸素が放出され続けるとやがて触媒11からは吸蔵酸素が放出され尽くし、その時点でそれ以上酸素を放出できなくなり、リッチガスが触媒11を通り抜けて触媒11の下流側に流れ出す。こうなると触媒後空燃比(A/F)rrがリッチ側に変化し、触媒後センサ18の出力電圧がリッチ判定値VRに達した時点(t2)で、目標空燃比(A/F)tがリーン空燃比(A/F)lに切り替えられる。
This time, rich gas flows into the
酸素吸蔵能OSCが大きいほど、酸素を吸着或いは放出し続けることのできる時間が長くなる。つまり、触媒が劣化していない場合は目標空燃比(A/F)tの反転周期(例えばt1からt2までの時間)が長くなり、触媒の劣化が進むほど目標空燃比(A/F)tの反転周期は短くなる。 The larger the oxygen storage capacity OSC, the longer the time during which oxygen can be continuously adsorbed or released. That is, when the catalyst is not deteriorated, the inversion cycle of the target air-fuel ratio (A / F) t (for example, the time from t1 to t2) becomes longer, and the target air-fuel ratio (A / F) t is increased as the catalyst deteriorates. The inversion period becomes shorter.
そこで、このことを利用して酸素吸蔵能OSCが以下のようにして計測される。図4に示すように、時刻t1で目標空燃比(A/F)tがリッチ空燃比(A/F)rに切り替えられた直後、僅かに遅れて実際値としての触媒前空燃比(A/F)frがリッチ空燃比(A/F)rに切り替わる。そして触媒前空燃比(A/F)frが理論空燃比(A/F)sに達した時点t11から、次に目標空燃比(A/F)tが反転する時点t2まで、次式(1)により、所定の微小時間毎の酸素吸蔵能値dOSC(酸素吸蔵能値の瞬時値)が算出され、且つこの微小時間毎の酸素吸蔵能値dOSCが時刻t11から時刻t2まで積算される。こうしてこの酸素放出期間における酸素吸蔵能値すなわち放出酸素量が計測される。 Therefore, using this fact, the oxygen storage capacity OSC is measured as follows. As shown in FIG. 4, immediately after the target air-fuel ratio (A / F) t is switched to the rich air-fuel ratio (A / F) r at time t1, the pre-catalyst air-fuel ratio (A / F) as an actual value is slightly delayed. F) fr switches to rich air-fuel ratio (A / F) r. From the time t11 when the pre-catalyst air-fuel ratio (A / F) fr reaches the theoretical air-fuel ratio (A / F) s to the time t2 when the target air-fuel ratio (A / F) t is reversed next, ) To calculate the oxygen storage capacity value dOSC (instantaneous value of the oxygen storage capacity value) for each predetermined minute time, and the oxygen storage capacity value dOSC for each minute time is integrated from time t11 to time t2. Thus, the oxygen storage capacity value, that is, the amount of released oxygen during this oxygen release period is measured.
(1) dOSC=Δ(A/F)×Q×K={(A/F)fr−(A/F)s}×Q×K
ここで、Qは燃料噴射量であり、空燃比差Δ(A/F)に燃料噴射量Qを乗じるとストイキに対し不足又は過剰分の空気量を算出できる。Kは空気に含まれる酸素割合(約0.23)を表す定数である。
(1) dOSC = Δ (A / F) × Q × K = {(A / F) fr− (A / F) s} × Q × K
Here, Q is a fuel injection amount, and when the air-fuel ratio difference Δ (A / F) is multiplied by the fuel injection amount Q, an air amount that is insufficient or excessive with respect to the stoichiometry can be calculated. K is a constant representing the proportion of oxygen contained in air (about 0.23).
基本的には、この1回で計測された酸素吸蔵能値OSCを用い、これを所定の劣化判定値OSCsと比較し、酸素吸蔵能値OSCが劣化判定値OSCsを超えていれば正常、酸素吸蔵能値OSCが劣化判定値OSCs以下ならば劣化、というように触媒11の劣化を判定できる。
Basically, the oxygen storage capacity value OSC measured at this time is used and compared with a predetermined deterioration determination value OSCs. If the oxygen storage capacity value OSC exceeds the deterioration determination value OSCs, normal, oxygen If the storage capacity value OSC is equal to or less than the deterioration determination value OSCs, the deterioration of the
しかしながら、精度を向上させるために、目標空燃比(A/F)tがリーン側となっている酸素吸着期間でも同様に酸素吸蔵能値(この場合酸素吸蔵量)を計測し、これら酸素吸蔵能値の平均値を1吸放出サイクルに係る1単位の酸素吸蔵能値として計測する。そしてさらに、吸放出サイクルを複数回繰り返し、複数単位の酸素吸蔵能値を得、その平均値を最終的な酸素吸蔵能値の計測値とし、劣化判定値と比較して、最終的な劣化判定を行ってもよい。なお、触媒が劣化と判定されたときにはその事実をユーザ(ドライバ)に告知するため、図示しない警告装置(チェックランプ等)を作動させるのが好ましい。 However, in order to improve accuracy, the oxygen storage capacity value (in this case, the oxygen storage capacity) is also measured during the oxygen adsorption period in which the target air-fuel ratio (A / F) t is on the lean side, and these oxygen storage capacity The average value is measured as an oxygen storage capacity value of one unit related to one absorption / release cycle. Further, the absorption / release cycle is repeated a plurality of times to obtain oxygen storage capacity values of a plurality of units, and the average value is used as the final measured value of the oxygen storage capacity value, which is compared with the deterioration determination value to determine the final deterioration determination. May be performed. When it is determined that the catalyst is deteriorated, it is preferable to operate a warning device (such as a check lamp) not shown in order to notify the user (driver) of the fact.
酸素吸着期間における酸素吸蔵能値(酸素吸蔵量)の計測については、図4に示すように、時刻t2で目標空燃比(A/F)tがリーン空燃比(A/F)lに切り替えられた後、触媒前空燃比(A/F)frが理論空燃比(A/F)sに達した時点t21から、次に目標空燃比(A/F)tがリッチ側に反転する時点t3まで、前式(1)により微小時間毎の酸素吸蔵能値dOSCが算出され、且つこの微小時間毎の酸素吸蔵能値dOSCが積算される。こうして、この酸素吸着期間における酸素吸蔵能値OSCすなわち吸蔵酸素量(図4のOSC2)が計測される。酸素放出期間での酸素吸蔵能値OSC1と酸素吸着期間での酸素吸蔵能値OSC2とはほぼ等しい値となるはずである。 Regarding the measurement of the oxygen storage capacity value (oxygen storage amount) during the oxygen adsorption period, the target air-fuel ratio (A / F) t is switched to the lean air-fuel ratio (A / F) l at time t2, as shown in FIG. Thereafter, from time t21 when the pre-catalyst air-fuel ratio (A / F) fr reaches the theoretical air-fuel ratio (A / F) s, until time t3 when the target air-fuel ratio (A / F) t is reversed to the rich side next time. The oxygen storage capacity value dOSC for each minute time is calculated by the previous equation (1), and the oxygen storage capacity value dOSC for each minute time is integrated. Thus, the oxygen storage capacity value OSC, that is, the amount of stored oxygen (OSC2 in FIG. 4) during this oxygen adsorption period is measured. The oxygen storage capacity value OSC1 during the oxygen release period and the oxygen storage capacity value OSC2 during the oxygen adsorption period should be approximately equal.
ところが、前述したように、アクティブ空燃比制御の実行の際のリーン側制御時においては、酸素吸着能力が飽和に近づくと、触媒11を通り抜けるNOxに反応してその下流に設けられた酸素センサが早期にリーン反転してしまうことから、この酸素吸着期間での酸素吸蔵能値OSC2は実際の酸素吸蔵能よりも小さくなりやすい。
However, as described above, during the lean side control during the execution of the active air-fuel ratio control, when the oxygen adsorption capacity approaches saturation, an oxygen sensor provided downstream thereof reacts with NOx passing through the
そこで、本実施の形態では、この酸素吸着期間での酸素吸蔵能値OSC2が実際の酸素吸蔵能を精度よく反映すべくNOxの通り抜けを遅延させるようにしている。以下に、本実施形態に係る劣化診断処理を実行するルーチンのサブルーチンとして実行されるNOx成分減少制御の一形態を、図5のフローチャートを参照して説明する。このNOx成分減少制御もECU20により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
Therefore, in the present embodiment, the passage of NOx is delayed so that the oxygen storage capacity value OSC2 during this oxygen adsorption period accurately reflects the actual oxygen storage capacity. Hereinafter, one form of NOx component reduction control executed as a subroutine of a routine for executing the deterioration diagnosis process according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This NOx component reduction control is also repeatedly executed by the
まずステップS501では、劣化診断処理ルーチンのアクティブ空燃比制御が実行中であるか否かが判断される。なお、劣化診断処理ルーチンは基本条件が成立しているとの判定により開始され、例えば、吸入空気量Ga及び機関回転速度Neの変動幅が所定範囲内であるなど、エンジンが定常運転状態にあり、且つ触媒11及び触媒前後センサ17,18が所定の活性化温度に達していれば、基本条件の成立となる。そこで、この基本条件が成立しアクティブ空燃比制御が実行中である場合にはステップS502に進む。
First, in step S501, it is determined whether or not the active air-fuel ratio control of the deterioration diagnosis processing routine is being executed. It should be noted that the deterioration diagnosis processing routine is started when it is determined that the basic condition is satisfied. For example, the engine is in a steady operation state such that the fluctuation range of the intake air amount Ga and the engine rotational speed Ne is within a predetermined range. If the
ステップS502においては、このアクティブ空燃比制御において空燃比のリーン側制御中であるか否かが判断される。ステップS502において、リーン側制御中であると判定されるとステップS503に進み、内燃機関から排出される出ガスに含まれる少なくともNOx成分を減少させるNOx成分減少制御が実行される。 In step S502, it is determined whether or not lean air-fuel ratio control is being performed in this active air-fuel ratio control. If it is determined in step S502 that the lean-side control is being performed, the process proceeds to step S503, where NOx component reduction control for reducing at least the NOx component contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is executed.
他方、ステップS501において上述の劣化診断処理ルーチンのアクティブ空燃比制御が実行中でないと判定されたとき、及びステップS502においてリーン側制御中でないと判定されたときはステップS504に進み、それぞれ上述のNOx成分減少制御が実行されないか、又は停止される。 On the other hand, if it is determined in step S501 that the active air-fuel ratio control of the above-described deterioration diagnosis processing routine is not being executed, or if it is determined in step S502 that the lean side control is not being executed, the process proceeds to step S504, and the above-described NOx is performed. The component reduction control is not executed or stopped.
ここで、上記NOx成分減少制御の実施形態についてさらに詳しく説明する。図1に示すシステムの内燃機関1においては、ECU20は、例えばエアフローメータ5によって検出される吸入空気量Gaと、クランク角センサ14の出力に基づいて検出される機関回転速度Neとにより規定される運転状態に対応させて、予め実験等を通じて設定されたマップ又は関数を利用し、その運転状態において所望の出力が得られるように、点火プラグ7による点火時期などを最適値に制御する。したがって、吸入空気量Gaと機関回転速度Neとにより規定される運転状態において、NOx成分減少制御が実行されないときは、点火プラグ7による最適点火時期として圧縮上死点(TDC)前の所定の角度X(例えば上死点前40)°CA(クランク角)で点火される。この場合、燃焼室3内では通常の燃焼がなされ、図6に示すように、NOx成分の減少はほとんど見込めない。これに対し、NOx成分減少制御が実行されるときは、圧縮上死点前の所定の角度Y(例えば上死点前5)°CAまで遅角されて点火される。このように点火タイミングを当該運転状態での最適点火時期から遅らせると燃焼室3内の燃焼が緩慢となり、図6に示すように、燃焼ガス中のNOx成分が減少されることになる。なお、本実施形態では、点火プラグ7による点火タイミングを当該運転状態での最適点火時期から遅らせるように機能する部位がNOx成分減少制御手段を構成している。
Here, the embodiment of the NOx component reduction control will be described in more detail. In the
このように、ステップS503におけるNOx成分減少制御により内燃機関1から排出される出ガスに含まれるNOx成分が減少され、このNOx成分が減少された出ガスが触媒11を流通すると、リーン側制御時における酸素吸着期間ではNOxのほぼ全量が還元されるので、NOxが触媒11を通り抜けるのが遅延される。この結果、触媒11の下流に設けられた触媒後センサ18が、酸素が吸着しきれない状態でリーン反転することが抑制される。かくて、酸素吸着能力と酸素放出能力とに基づき計算により求められる触媒11の酸素吸蔵能値と実際の酸素吸蔵能との乖離が小さくなるので、誤判定の可能性を低減し診断精度の向上が図られるのである。
As described above, when the NOx component contained in the exhaust gas discharged from the
次に、上述したNOx成分減少制御の他の形態を、図7のフローチャートを参照して説明する。このNOx成分減少制御の他の形態もECU20により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。このNOx成分減少制御の他の形態は、NOx成分減少制御に伴う燃費悪化を最小限に抑えるためのものである。すなわち、この他の形態では触媒11の劣化診断がより正確に必要な場合にのみNOx成分減少制御を実行し、無用なNOx成分減少制御を回避するようにしている。
Next, another form of the above-described NOx component reduction control will be described with reference to the flowchart of FIG. Another form of this NOx component reduction control is also repeatedly executed by the
そこで、ステップS701では、前形態と同様に、劣化診断処理ルーチンのアクティブ空燃比制御が実行中であるか否かが判断され、実行中である場合にはステップS702に進む。そして、ステップS702においては、前トリップにおいて求められ、記憶されていた触媒11の酸素吸蔵能値Cmaxが所定値Aより小さいか否かが判定される。詳しくは、前回の走行時に行われた触媒11の劣化診断処理において計測により求められ、ECU20の不揮発性RAMなどの記憶装置に記憶されていた前トリップでの酸素吸蔵能値Cmaxが所定値Aより小さいか否かが判定されるのである。この所定値Aとしては、新品状態の触媒11の酸素吸蔵能に対し所定の割合にある酸素吸蔵能値とすることができる。酸素吸蔵能値Cmaxが所定値Aより小さいときはステップS703に進み、前形態と同様に、アクティブ空燃比制御において空燃比のリーン側制御中であるか否かが判断される。ステップS703において、リーン側制御中であると判定されるとステップS704に進み、前形態と同様に、内燃機関から排出される出ガスに含まれる少なくともNOx成分を減少させるNOx成分減少制御が実行される。
Therefore, in step S701, as in the previous embodiment, it is determined whether the active air-fuel ratio control of the deterioration diagnosis processing routine is being executed. If it is being executed, the process proceeds to step S702. In step S702, it is determined whether or not the oxygen storage capacity value Cmax of the
他方、ステップS701において上述の劣化診断処理ルーチンのアクティブ空燃比制御が実行中でないと判定されたとき、ステップS702において酸素吸蔵能値Cmaxが所定値Aより小さくはないと判定されたとき、及びステップS703においてリーン側制御中でないと判定されたときは、それぞれステップS705に進み、前形態と同様に、上述のNOx成分減少制御が実行されないか、又は停止される。かくて、本他の形態では、触媒11の劣化診断がより正確に必要な場合にのみNOx成分減少制御が実行され、無用なNOx成分減少制御が回避されるので、燃費の悪化が最小限に抑えられる。
On the other hand, when it is determined in step S701 that the active air-fuel ratio control of the above-described deterioration diagnosis processing routine is not being executed, when it is determined in step S702 that the oxygen storage capacity value Cmax is not smaller than the predetermined value A, and step When it is determined in S703 that the lean-side control is not being performed, the process proceeds to step S705, and the above-described NOx component reduction control is not executed or is stopped as in the previous embodiment. Thus, in this other embodiment, NOx component reduction control is executed only when the deterioration diagnosis of the
なお、図5又は図7のフローチャートを用いて説明したNOx成分減少制御においては、当該運転状態における最適点火時期から所定のクランク角(X−Y)°CA遅らせるようにしたが、この点火時期の遅角制御に伴い内燃機関1のトルクが低下するおそれがあるので、このようなトルク低下を補償すべく上述のステップS503及びステップS704で実行されるNOx成分減少制御と同時に、電子制御式スロットルバルブ10の開度を若干大きくするなどして、吸入空気量を増大する制御が実行されることが好ましい。
In the NOx component reduction control described with reference to the flowchart of FIG. 5 or FIG. 7, the crank angle (X−Y) ° CA is delayed from the optimal ignition timing in the operation state. Since there is a possibility that the torque of the
また、内燃機関1が不図示の排気還流(EGR)装置を備える場合、上述のリーン側制御時にEGR量を増大するようにして、このように機能する部位をNOx成分減少制御手段として構成してもよい。なお、EGR量を増大するためには、内燃機関1が吸気弁Vi及び/又は排気弁Veの開閉タイミングを変更可能な、いわゆる可変バルブタイミング機構を備える場合、吸排気弁のオーバラップを大きくすることによってもよい。いわゆる内部EGRが増大するからである。上述のNOx成分減少制御手段のいずれによっても、燃焼ガス中のNOx成分を減少させることが可能である。
Further, when the
さらに、本発明に係る劣化診断処理ルーチンの他の実施形態を、図8のフローチャートを参照して説明する。 Furthermore, another embodiment of the deterioration diagnosis processing routine according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
この劣化診断処理ルーチンの他の実施形態は、上述のリーン側制御時におけるNOx成分減少制御に加え、リッチ側制御時におけるNOx成分増量制御を実行することにより、触媒11の正常か異常かの劣化診断をより精度よく行い得るようにしたものである。
In another embodiment of the deterioration diagnosis processing routine, in addition to the NOx component decrease control during the lean side control described above, the NOx component increase control during the rich side control is executed, thereby degrading whether the
そこで、この劣化診断処理ルーチンの他の実施形態では、ステップS801において、前形態と同様に、劣化診断処理ルーチンのアクティブ空燃比制御が実行中であるか否かが判断され、実行中である場合にはステップS802に進む。そして、ステップS802においては、前トリップにおいて求められ記憶されていた触媒11の酸素吸蔵能値Cmaxが所定値Aより小さいか否かが判定される。詳しくは、前回の走行時に行われた触媒11の劣化診断処理において計測により求められ、ECU20の不揮発性RAMなどの記憶装置に記憶されていた前トリップでの酸素吸蔵能値Cmaxが所定値Aより小さいか否かが判定される。この所定値Aとしては、前述のように新品状態の触媒11の酸素吸蔵能に対し所定の割合にある酸素吸蔵能値とすることができる。酸素吸蔵能値Cmaxが所定値Aより小さいときはステップS803に進み、アクティブ空燃比制御において空燃比のリーン側制御中であるかリッチ側制御中であるかが判断される。ステップS803において、リーン側制御中であると判定されるとステップS805に進み、リッチ側制御中であると判定されるとステップS806に進む。
Therefore, in another embodiment of this deterioration diagnosis processing routine, in step S801, as in the previous embodiment, it is determined whether or not the active air-fuel ratio control of the deterioration diagnosis processing routine is being executed. Then, the process proceeds to step S802. In step S802, it is determined whether or not the oxygen storage capacity value Cmax of the
ここで、ステップS801において上述の劣化診断処理ルーチンのアクティブ空燃比制御が実行中でないと判定されたとき、及びステップS802において前トリップでの酸素吸蔵能値Cmaxが所定値Aより小さくはないと判定されたときは、それぞれステップS804に進み、当該運転状態に適したEGR量となるべくEGR通常制御が実行される。かくて、このEGR通常制御状態では内燃機関1から排出される出ガスに含まれる少なくともNOx成分が触媒11により適切に浄化処理され得る量(以下、「NOx適量」と称す)となるように、EGR量が制御される。
Here, when it is determined in step S801 that the active air-fuel ratio control of the above-described deterioration diagnosis processing routine is not being executed, and in step S802, it is determined that the oxygen storage capacity value Cmax in the previous trip is not smaller than the predetermined value A. If so, the process proceeds to step S804, and EGR normal control is executed so that the EGR amount is suitable for the operation state. Thus, in this EGR normal control state, at least the NOx component contained in the exhaust gas discharged from the
一方、上述のステップS803においてリーン側制御中であると判定されたときに進むステップS805では、内燃機関1から排出される出ガスに含まれる少なくともNOx成分を「NOx適量」より減少させるNOx成分減少制御としてEGR増量制御が実行される。また、ステップS803においてリッチ側制御中であると判定されたときに進むステップS806では、内燃機関1から排出される出ガスに含まれる少なくともNOx成分を「NOx適量」より増大させるNOx成分増大制御としてEGR減量制御が実行される。
On the other hand, in step S805 that proceeds when it is determined that the lean side control is being performed in step S803 described above, NOx component reduction that reduces at least the NOx component contained in the exhaust gas discharged from the
この実施形態によれば、アクティブ空燃比制御手段による空燃比のリーン側制御時においてEGR増量制御が実行され、内燃機関1から排出される出ガスに含まれるNOx成分が減少されるのに加えて、リッチ側制御時においてEGR減量制御が実行され、内燃機関1から排出される出ガスに含まれるNOx成分が増大される。前述したように、リーン側制御時において、このNOx成分が減少された出ガスが触媒11に流入すると、酸素吸着期間でNOxが触媒11を通り抜けるのが遅延される結果、触媒11の下流に設けられた触媒後センサ18が、酸素が吸着しきれない状態でリーン反転することが抑制される。また、リッチ側制御時においてこのNOx成分が増大された出ガスが触媒に流入すると、酸素放出期間でNOxが触媒11を通り抜けるのが促進される結果、触媒11の下流に設けられた触媒後センサ18が、酸素が放出しきれない状態でリッチ反転することが抑制される。このように、リーン側制御時及びリッチ側制御時のいずれにおいても触媒後センサ18の過早期反転が抑制される。かくて、本実施形態によれば、酸素吸着能力と酸素放出能力とに基づき計算により求められる触媒の酸素吸蔵能と実際の酸素吸蔵能との乖離がより小さくなるので、誤判定の可能性を低減し診断精度のさらなる向上を図ることができる。
According to this embodiment, during the lean side control of the air-fuel ratio by the active air-fuel ratio control means, the EGR increase control is executed, and in addition to the NOx component contained in the exhaust gas discharged from the
本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The present invention includes all modifications, applications, and equivalents included in the spirit of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 内燃機関
6 排気管
7 点火プラグ
11 触媒
12 インジェクタ
14 クランク角センサ
17 触媒前センサ(空燃比センサ)
18 触媒後センサ(酸素(O2)センサ)
20 電子制御ユニット(ECU)
DESCRIPTION OF
18 Post-catalyst sensor (oxygen (O 2 ) sensor)
20 Electronic control unit (ECU)
Claims (5)
前記アクティブ空燃比制御手段による空燃比のリーン側制御時に、内燃機関から排出される出ガスに含まれる少なくともNOx成分を減少させるNOx成分減少制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の触媒劣化診断装置。 An apparatus for diagnosing deterioration of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, forcibly enriching an air-fuel ratio of air and fuel supplied to the internal combustion engine based on an oxygen concentration detected downstream of the catalyst Active air-fuel ratio control means for changing between the air-fuel side and the lean-side, and the oxygen storage capacity of the catalyst at the time of air-fuel ratio control by the active air-fuel ratio control means, and the catalyst based on the measured oxygen storage capacity A diagnostic means for diagnosing deterioration of the internal combustion engine, comprising:
A catalyst deterioration diagnosis for an internal combustion engine comprising NOx component reduction control means for reducing at least a NOx component contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine during the lean side control of the air / fuel ratio by the active air / fuel ratio control means apparatus.
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2007
- 2007-12-21 JP JP2007331130A patent/JP2009150367A/en active Pending
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