JP2008121428A - Catalyst deterioration detection device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明は、内燃機関の触媒劣化検出装置に関し、触媒の浄化能の低下を高い精度で検出することを目的とする。
【解決手段】触媒温度が検出温度域内で安定しているか否かが判別される(ステップ102)。触媒温度が検出温度域内で安定していないと判別された場合には、次に、触媒温度が検出温度域より低いか否かが判別される(ステップ104)。触媒温度が検出温度域より低いと判別された場合には、次に、触媒を加熱するヒーターへの通電がONされる(ステップ106)。ヒーターがONされ、触媒温度が検出温度域内で安定した場合には、所定量の燃料が排気ガス中に添加され(ステップ108)、触媒劣化検出処理が開始される(ステップ110)。燃料添加の前後における触媒温度上昇量が判定値以上である場合には、触媒は正常であると判定される。一方、温度上昇量が判定値未満である場合には、触媒は劣化していると判定される。
【選択図】図4The present invention relates to a catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine, and an object thereof is to detect a decrease in the purification ability of the catalyst with high accuracy.
It is determined whether or not the catalyst temperature is stable within a detected temperature range (step 102). If it is determined that the catalyst temperature is not stable within the detected temperature range, it is next determined whether or not the catalyst temperature is lower than the detected temperature range (step 104). If it is determined that the catalyst temperature is lower than the detected temperature range, then energization to the heater that heats the catalyst is turned on (step 106). When the heater is turned on and the catalyst temperature is stabilized within the detected temperature range, a predetermined amount of fuel is added to the exhaust gas (step 108), and the catalyst deterioration detection process is started (step 110). When the amount of increase in the catalyst temperature before and after the fuel addition is equal to or greater than the determination value, it is determined that the catalyst is normal. On the other hand, when the temperature increase amount is less than the determination value, it is determined that the catalyst has deteriorated.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、内燃機関の触媒劣化検出装置に関する。 The present invention relates to a catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine.
内燃機関の排気通路に酸化触媒を配置することにより、排気ガス中のHC、COなどを低減するようにした排気浄化システムが知られている。この酸化触媒が劣化すると、流入したHC、CO等を酸化反応させる能力(酸化能力)が低下する。このため、酸化反応による発熱量が少なくなる。特開2005−90324号公報に開示された排気浄化システムは、このことを利用して酸化触媒の劣化を検出するようにしている。すなわち、このシステムでは、酸化触媒の上流側の排気ガスに燃料(HC)を添加したときに、酸化触媒を通過した排気ガスの温度が所定温度以下である場合には、酸化触媒が劣化していると判定する。 2. Description of the Related Art There is known an exhaust purification system that reduces HC, CO, etc. in exhaust gas by disposing an oxidation catalyst in an exhaust passage of an internal combustion engine. When this oxidation catalyst deteriorates, the ability (oxidation ability) to cause oxidization reaction of the inflowed HC, CO and the like decreases. For this reason, the calorific value by an oxidation reaction decreases. The exhaust gas purification system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-90324 utilizes this fact to detect deterioration of the oxidation catalyst. That is, in this system, when fuel (HC) is added to the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst, if the temperature of the exhaust gas that has passed through the oxidation catalyst is below a predetermined temperature, the oxidation catalyst deteriorates. It is determined that
触媒の酸化能力(浄化能力)は、触媒の温度と共に増加する。このため、劣化した触媒であっても、触媒の温度が高い場合には、十分な酸化能力を発揮する。逆に、触媒の温度が低いと、正常な触媒であっても、酸化能力を十分に発揮することができない。上記従来の排気浄化システムは、このことについての配慮が十分でないため、触媒の劣化を高精度に検出することが困難であり、未だ改良の余地を残している。 The oxidation capacity (purification capacity) of the catalyst increases with the temperature of the catalyst. For this reason, even if it is a deteriorated catalyst, when the temperature of the catalyst is high, sufficient oxidizing ability is exhibited. On the other hand, when the temperature of the catalyst is low, even a normal catalyst cannot exhibit its oxidizing ability sufficiently. In the conventional exhaust purification system, since this is not sufficiently considered, it is difficult to detect the deterioration of the catalyst with high accuracy, and there is still room for improvement.
今後は、排気浄化システムの故障や劣化を車両上で自動的に診断することを要求するOBD(On-Board Diagnostic)規制が更に強化されることが予想されている。この規制強化を乗り越えるためには、触媒の劣化を更に高い精度で検出することが必要とされている。 In the future, it is expected that OBD (On-Board Diagnostic) regulations that require automatic diagnosis of failures and deterioration of exhaust purification systems on vehicles will be further strengthened. In order to overcome this stricter regulation, it is necessary to detect the deterioration of the catalyst with higher accuracy.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、触媒の浄化能の低下を高い精度で検出することのできる内燃機関の触媒劣化検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine that can detect a reduction in the purification ability of the catalyst with high accuracy.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の触媒劣化検出装置であって、
内燃機関の排気通路に配置された排気浄化用の触媒と、
前記触媒の温度を検出または推定する触媒温度取得手段と、
前記触媒の劣化を検出する触媒劣化検出処理を実行する触媒劣化検出手段と、
前記触媒劣化検出処理の開始に先立って、前記触媒の温度が所定の検出温度域内に入るように、前記触媒の温度を制御する触媒温度制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine,
An exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Catalyst temperature acquisition means for detecting or estimating the temperature of the catalyst;
Catalyst deterioration detection means for executing catalyst deterioration detection processing for detecting deterioration of the catalyst;
Prior to the start of the catalyst deterioration detection process, catalyst temperature control means for controlling the temperature of the catalyst so that the temperature of the catalyst falls within a predetermined detection temperature range;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記触媒劣化検出手段は、
前記触媒に流入する排気ガス中に未燃燃料が含まれる状態となるように燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段により燃料が供給された場合の前記触媒の温度上昇量に基づいて、前記触媒の浄化能の低下を判定する判定手段と、
を含むことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The catalyst deterioration detecting means includes
Fuel supply means for supplying fuel so that the exhaust gas flowing into the catalyst contains unburned fuel;
Determination means for determining a decrease in the purification capacity of the catalyst based on the temperature increase amount of the catalyst when fuel is supplied by the fuel supply means;
It is characterized by including.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記触媒温度制御手段は、前記触媒での化学反応を伴わない方法で前記触媒を加熱する加熱手段を含むことを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The catalyst temperature control means includes a heating means for heating the catalyst by a method not involving a chemical reaction with the catalyst.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記触媒劣化検出処理は、前記触媒の酸化能力の低下を検出する処理であり、
前記検出温度域の下限値は、前記触媒の酸化能力の活性開始温度以上の温度であり、
前記検出温度域の上限値は、前記触媒の酸化能力が飽和する温度より十分に低い温度であることを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
The catalyst deterioration detection process is a process for detecting a decrease in the oxidation ability of the catalyst,
The lower limit of the detection temperature range is a temperature equal to or higher than the activation start temperature of the oxidation ability of the catalyst,
The upper limit value of the detection temperature range is a temperature sufficiently lower than a temperature at which the oxidation ability of the catalyst is saturated.
第1の発明によれば、内燃機関の排気通路に配置された排気浄化用の触媒の劣化を検出する触媒劣化検出処理の開始に先立って、触媒の温度が所定の検出温度域内に入るように、触媒の温度を制御することができる。この所定の検出温度域は、触媒の劣化度合いが小さい場合であっても、正常触媒と比べて浄化能の差が大きく出易いような温度域に設定される。第1の発明によれば、触媒温度がそのような温度域に入るように制御した上で触媒劣化検出処理を行うことができるので、触媒の劣化度合いが小さい場合であっても、その劣化を精度良く検出することができる。 According to the first aspect of the invention, prior to the start of the catalyst deterioration detection process for detecting deterioration of the exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, the temperature of the catalyst falls within a predetermined detection temperature range. The temperature of the catalyst can be controlled. This predetermined detection temperature range is set to a temperature range in which a difference in purification ability is likely to be large compared to a normal catalyst even when the degree of deterioration of the catalyst is small. According to the first invention, since the catalyst deterioration detection process can be performed after the catalyst temperature is controlled to fall within such a temperature range, even if the degree of deterioration of the catalyst is small, the deterioration is suppressed. It can be detected with high accuracy.
第2の発明によれば、触媒に流入する排気ガス中に未燃燃料が含まれる状態となるように燃料が供給された場合の触媒の温度上昇量に基づいて、触媒の浄化能の低下を判定することができる。これにより、触媒の浄化能、特に触媒の酸化能力を精度良く判定することができる。 According to the second invention, the purification capacity of the catalyst is reduced based on the amount of increase in the temperature of the catalyst when the fuel is supplied so that the exhaust gas flowing into the catalyst contains unburned fuel. Can be determined. Thereby, the purification ability of the catalyst, in particular, the oxidation ability of the catalyst can be accurately determined.
第3の発明によれば、触媒温度を検出温度域内に制御するに際し、触媒での化学反応を伴わない方法で触媒を加熱することができる。これにより、加熱量が触媒の劣化度合いによって変化することがないので、触媒温度を精度良く制御することができる。 According to the third aspect of the invention, when the catalyst temperature is controlled within the detection temperature range, the catalyst can be heated by a method that does not involve a chemical reaction in the catalyst. Thereby, since the heating amount does not change depending on the degree of deterioration of the catalyst, the catalyst temperature can be accurately controlled.
第4の発明によれば、触媒の酸化能力の低下を検出する場合において、検出温度域の下限値を、触媒の酸化能力の活性開始温度以上の温度とし、検出温度域の上限値を、触媒の酸化能力が飽和する温度より十分に低い温度とすることができる。このような検出温度域においては、触媒の劣化度合いが小さい場合であっても、正常触媒と比べて、酸化能力の差が大きく出易い。このため、触媒の酸化能力の低下度合いが小さい場合であっても、その低下を精度良く検出することができる。 According to the fourth aspect of the invention, when detecting a decrease in the oxidation ability of the catalyst, the lower limit value of the detection temperature range is set to a temperature equal to or higher than the activation start temperature of the oxidation ability of the catalyst, and the upper limit value of the detection temperature range is The temperature can be made sufficiently lower than the temperature at which the oxidation ability of saturates. In such a detected temperature range, even when the degree of deterioration of the catalyst is small, a difference in oxidation ability is likely to be large compared to a normal catalyst. For this reason, even when the degree of decrease in the oxidation ability of the catalyst is small, the decrease can be detected with high accuracy.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、ディーゼル機関10を備えている。ディーゼル機関10の排気通路12の途中には、第1触媒(ヒーター付き触媒)14と、第2触媒16とが配置されている。第1触媒14および第2触媒16は、共に、HCやCOを酸化させて浄化する酸化触媒としての機能を有している。第2触媒16は、第1触媒14より大容量の触媒である。この第2触媒16は、第1触媒14の下流側に近接(隣接)して設置されている。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a
第1触媒14には、ヒーター(電気ヒーター)18が一体的に設けられている。ヒーター18の設置方法としては、例えば、第1触媒14の触媒担体を金属で構成し、その触媒担体をヒーター18として利用することができる。ヒーター18に通電することにより、第1触媒14を直接に加熱することができる。また、第1触媒14を加熱すると、第1触媒14を通る排気ガスにその熱が伝わる。そして、その加熱された排気ガスが第2触媒16に流入することで、第2触媒16が加熱される。すなわち、ヒーター18に通電することにより、第2触媒16をも間接的に加熱することができる。
The
第1触媒14より上流側の排気通路12には、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加弁20が設置されている。また、第2触媒16の出口付近には、排気ガス温度を検出する温度センサ22と、排気空燃比を検出する空燃比センサ24とが設置されている。
A
本システムは、更に、ECU(Electronic Control Unit)30を備えている。ECU30には、上述したヒーター18および各センサが電気的に接続されているほか、ディーゼル機関10が備える各種のアクチュエータおよびセンサが電気的に接続されている。
The system further includes an ECU (Electronic Control Unit) 30. The ECU 30 is electrically connected to the above-described
[実施の形態1の特徴]
本システムでは、ディーゼル機関10から排出される排気ガス中のHC、CO等を第1触媒14および第2触媒16で酸化させることにより、これらを浄化することができる。しかしながら、第1触媒14や第2触媒16が劣化するに伴い、その酸化能力(浄化能)は徐々に低下していく。そこで、本システムは、第1触媒14および第2触媒16の劣化(酸化能力の低下)を検出するため、以下に説明するような触媒劣化検出処理を実行する。
[Features of Embodiment 1]
In the present system, HC, CO and the like in the exhaust gas discharged from the
触媒劣化検出処理では、まず、燃料添加弁20から燃料を噴射することにより、排気ガス中に所定量の燃料を添加する。この添加された燃料は、第1触媒14および第2触媒16において排気ガス中の酸素と酸化反応(燃焼)し、反応熱を発生する。このため、排気ガス中に燃料を添加すると、第1触媒14および第2触媒16の温度が上昇する。第1触媒14および第2触媒16の温度は、温度センサ22で検出される排気ガス温度と相関している。よって、第1触媒14および第2触媒16の温度上昇量は、温度センサ22で検出される排気ガス温度から求めることができる。
In the catalyst deterioration detection process, first, a predetermined amount of fuel is added to the exhaust gas by injecting fuel from the
第1触媒14および第2触媒16の酸化能力が低下すると、排気ガス中に添加された燃料のうち、第1触媒14および第2触媒16で酸化される割合が低下する。つまり、酸化されずに第1触媒14および第2触媒16をすり抜ける燃料の割合が増加する。このため、排気ガス中に同じ量の燃料を添加した場合であっても、第1触媒14および第2触媒16の酸化能力が低下していると、第1触媒14および第2触媒16の温度上昇量は小さくなる。よって、第1触媒14および第2触媒16の温度上昇量が、正常な場合に比して小さかった場合には、酸化能力が低下していると判断することができる。
When the oxidation ability of the
図2は、第1触媒14および第2触媒16の酸化能力と、第1触媒14および第2触媒16の温度との関係の一例を示す図である。図2中、実線は第1触媒14および第2触媒16が正常な場合のグラフであり、破線は第1触媒14および第2触媒16が僅かに劣化している場合のグラフである。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the relationship between the oxidizing ability of the
一般に、触媒の酸化能力は、触媒が劣化している場合であっても、触媒温度が高くなると、正常な触媒とほぼ同程度まで十分に発揮されるという性質がある。つまり、触媒の温度が高い状況では、正常な触媒と、劣化した触媒とで、酸化能力に違いが現れにくい。特に、図2に示す例のように、第1触媒14および第2触媒16の劣化度合いが僅かである場合には、比較的高い温度の領域(例えば300℃程度以上)では、正常な触媒に比して酸化能力がほとんど低下しない。このため、触媒の劣化を検出することが困難となる。
In general, the oxidation ability of a catalyst has the property that even when the catalyst is deteriorated, it is sufficiently exerted to the same extent as a normal catalyst when the catalyst temperature is increased. In other words, in a situation where the temperature of the catalyst is high, it is difficult for a normal catalyst and a deteriorated catalyst to show a difference in oxidation ability. In particular, as in the example shown in FIG. 2, when the degree of deterioration of the
これに対し、図2中の「検出温度域」のような比較的低い温度の領域(例えば250℃付近の領域)では、劣化度合いが僅かな場合であっても、正常な触媒に比して酸化能力の低下が比較的大きく認められる。よって、第1触媒14および第2触媒16の温度がこの検出温度域内にある場合に触媒劣化検出処理を実行すれば、劣化度合いが僅かであっても、その劣化を精度良く検出することが可能となる。なお、図2に示すように、検出温度域の下限値は、第1触媒14および第2触媒16の活性開始温度(図2に示す例では200℃)以上の温度に設定されることが好ましく、検出温度域の上限値は第1触媒14および第2触媒16の酸化能力が飽和する温度(図2に示す例では350℃程度)より十分低い温度に設定されることが好ましい。
On the other hand, in a relatively low temperature region (for example, a region around 250 ° C.) such as the “detected temperature region” in FIG. 2, even if the degree of deterioration is slight, it is smaller than that of a normal catalyst. A relatively large reduction in oxidation ability is observed. Therefore, if the catalyst deterioration detection process is executed when the temperatures of the
図3は、ディーゼル機関10を搭載した車両の走行中における第1触媒14および第2触媒16の温度変化の一例を示す図である。図3中の実線は、第1触媒14および第2触媒16の温度を制御しない場合、つまりヒーター18が常にOFFの場合の第1触媒14および第2触媒16の温度変化を示している。触媒劣化(酸化能力の低下)を検出するのに適した上記の検出温度域は狭いため、図3に示すように、通常は、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域内で安定する状態が出現することは稀である。このため、上記のような高精度の触媒劣化検出処理を実行する機会が少ないという問題がある。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of temperature changes of the
特に、ディーゼル機関10は、一般に、排気温度が低い傾向にあるため、図3に示すように、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域の下限値より低くなることが多い。そして、ディーゼル機関10の排気量が大きい場合ほど、走行時の機関負荷が相対的に小さくなるため、この傾向は更に顕著になる。
In particular, since the exhaust temperature of the
そこで、本実施形態では、触媒劣化検出処理を実行する場合には、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域内に入るように、ヒーター18によって第1触媒14および第2触媒16を加熱することとした。すなわち、通常であれば第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域の下限値より低くなるような状況のとき、ヒーター18によって第1触媒14および第2触媒16を加熱することにより、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域内で安定するように制御することとした。
Therefore, in the present embodiment, when the catalyst deterioration detection process is executed, the
第1触媒14および第2触媒16の温度を検出温度域内まで上昇させる場合に、ヒーター18から排気ガスに加えるべきエネルギーErgは、下記式により算出することができる。
Erg=Ga×κ×(目標温度−流入ガス温度) ・・・(1)
When the temperature of the
Erg = Ga × κ × (target temperature−inflow gas temperature) (1)
ただし、上記(1)式中、Gaは排気ガス流量である。このGaはディーゼル機関10に備えられたエアフローメータの信号などに基づいて算出することができる。κは排気ガスの比熱であり、既知の値である。「目標温度」は検出温度域内の所定の温度である。「流入ガス温度」は第1触媒14に流入する排気ガスの温度である。この流入ガス温度は、機関負荷および機関回転速度と相関するので、予めECU30に記憶したマップに基づいて算出することができる。あるいは、第1触媒14の上流に設けた温度センサによって、流入ガス温度を直接に求めても良い。
However, in the above equation (1), Ga is the exhaust gas flow rate. This Ga can be calculated based on an air flow meter signal provided in the
一方、ヒーター18に通電するべき電力Entは、上記Ergを用いて、下記式により算出することができる。
Ent=k×Erg ・・・(2)
On the other hand, the electric power Ent to be energized to the
Ent = k × Erg (2)
ただし、上記(2)式中、kは、1より大きい定数であり、電力が熱量に転換される際の効率に関する値である。 However, in said Formula (2), k is a constant larger than 1, and is a value regarding the efficiency at the time of electric power being converted into calorie | heat amount.
図3中の破線は、流入ガス温度が目標温度より低い場合に、上記(2)式で算出される電力Entをヒーター18に通電する触媒温度制御を実行した場合における第1触媒14および第2触媒16の温度変化の一例を示す図である。このような触媒温度制御を実行した場合には、図3に示すように、例えば始動直後の暖機時や、低負荷時など、排気温度が低い場合に、第1触媒14および第2触媒16の温度を上昇させ、検出温度域内で安定させることができる。よって、高精度の触媒劣化検出処理を実行する機会を作り出すことができる。
The broken lines in FIG. 3 indicate the
[実施の形態1における具体的処理]
図4は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU30が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。図4に示すルーチンによれば、まず、検出終了フラグがONになっているか否かが判別される(ステップ100)。検出終了フラグがONになっている場合には、触媒劣化検出処理が既に終了していると判断できる。この場合には、触媒劣化検出処理を実行する必要がないため、そのまま今回の処理サイクルが終了される。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the
一方、検出終了フラグがOFFである場合には、次に、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域内で安定しているか否かが判別される(ステップ102)。第1触媒14および第2触媒16の温度は、温度センサ22で検出される排気ガス温度から推定することができる。あるいは、第1触媒14や第2触媒16に温度センサを設置して、触媒温度を直接に検出してもよい。
On the other hand, if the detection end flag is OFF, it is next determined whether or not the temperatures of the
上記ステップ102で、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域内で安定していないと判別された場合には、次に、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域より低いか否かが判別される(ステップ104)。その結果、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域より低くないと判別された場合には、上記ステップ102以下の処理が再度実行される。一方、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域より低いと判別された場合には、次に、ヒーター18への通電がONされる(ステップ106)。この場合、ヒーター18への電力供給量は、上記(1)および(2)式により、算出される。
If it is determined in
上記ステップ106の処理に続いて、上記ステップ102以下の処理が再度実行される。ヒーター18がONされると、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域内で安定し易くなる。第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域内で安定すると、上記ステップ102の判断が肯定される。上記ステップ102の判断が肯定された場合には、続いて、燃料添加弁20から、所定量の燃料が排気ガス中に添加され(ステップ108)、触媒劣化検出処理が開始される(ステップ110)。
Subsequent to the process of
触媒劣化検出処理においては、まず、排気ガス中への燃料添加の前後における第1触媒14および第2触媒16の温度上昇量が検出される。次いで、その温度上昇量が所定の判定値と比較される。そして、温度上昇量が判定値以上である場合には、第1触媒14および第2触媒16は正常であると判定される。一方、温度上昇量が判定値未満である場合には、第1触媒14および第2触媒16は劣化していると判定される。
In the catalyst deterioration detection process, first, the temperature rise amounts of the
上記ステップ110の処理に続いて、触媒劣化検出処理が終了(完了)したか否かが判別される(ステップ112)。触媒劣化検出処理が終了した場合には、検出終了フラグがONとされる(ステップ114)。一方、何らかの理由(例えば触媒温度が途中で検出温度域外となった場合など)により、触媒劣化検出処理が未完である場合には、検出終了フラグがOFFとされる(ステップ116)。
Following the processing in
以上説明したように、本実施形態によれば、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域内にある状態で触媒劣化検出処理を行うことができる。前述したように、検出温度域では、劣化度合いが小さい場合であっても酸化能力に差が出易い。よって、第1触媒14および第2触媒16の劣化度合いが小さい場合であっても、その劣化を精度良く検出することができる。このため、厳しいOBD規制に対応する上で有利である。
As described above, according to the present embodiment, the catalyst deterioration detection process can be performed in a state where the temperatures of the
また、本実施形態によれば、ヒーター18によって第1触媒14および第2触媒16の温度を制御することにより、第1触媒14および第2触媒16が検出温度域内にある機会を積極的に作り出すことができる。このため、触媒劣化検出処理を実行する機会が確実に訪れるようにすることができ、ディーゼル機関10の運転開始後、触媒劣化検出を早期に終了することができる。
Moreover, according to this embodiment, the temperature of the
なお、本実施形態では、電気ヒーター(ヒーター18)を用いて第1触媒14および第2触媒16の温度を制御しているが、触媒内での化学反応(燃焼等)を伴わない方法、すなわち触媒の劣化度合いによって発熱量が変化しないような方法であれば、他の方式のヒーターで第1触媒14および第2触媒16の温度を制御してもよい。
In the present embodiment, the temperature of the
また、本実施形態では、ヒーター18によって第1触媒14を直接に加熱し、第2触媒16については間接的に加熱されるように構成されているが、第1触媒14および第2触媒16の区別をせず、触媒全体をヒーターによって直接加熱するようにしてもよい。あるいは、触媒をヒーターで直接加熱することをせず、触媒上流の排気ガスを加熱することで、触媒全体が間接的に加熱されるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the
また、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域より高い場合に、第1触媒14および第2触媒16を冷却することで、第1触媒14および第2触媒16の温度が検出温度域内に入るように制御することとしてもよい。第1触媒14および第2触媒16を冷却する機構としては、例えば、第1触媒14および第2触媒16の上流側に、排気ガスを遠回りさせることによって冷却可能なバイパス通路を設ける機構が挙げられる。この場合、そのバイパス通路に排気ガスを流して排気ガスを冷却することにより、第1触媒14および第2触媒16の温度を低下させることができる。
Further, when the temperature of the
また、本実施形態において、第1触媒14および第2触媒16は、酸化触媒に限らず、NOx吸蔵還元型触媒、三元触媒などの触媒であってもよい。すなわち、NOx吸蔵還元型触媒や三元触媒も酸化能力を有しているが、それらの酸化能力の低下を検出する場合にも、本実施形態を適用可能である。
In the present embodiment, the
また、本発明は、ディーゼル機関10の触媒劣化検出装置に限らず、ガソリン機関等の火花点火内燃機関の触媒劣化検出装置にも適用可能である。
Further, the present invention is not limited to the catalyst deterioration detection device of the
また、排気燃料添加を行う方法としては、燃料添加弁20を用いる方法に限らず、排気行程で筒内に燃料を噴射する方法(ポスト噴射)や、リーン燃焼気筒とリッチ燃焼気筒とを混在させる方法などを用いてもよい。
Further, the method of adding exhaust fuel is not limited to the method of using the
また、上述した実施の形態1においては、第1触媒14および第2触媒16が前記第1の発明における「触媒」に、燃料添加弁20が前記第2の発明における「燃料供給手段」に、ヒーター18が前記第3の発明における「加熱手段」に、それぞれ相当している。また、ECU30が、温度センサ22の出力に基づいて第1触媒14および第2触媒16の温度を推定することにより前記第1の発明における「触媒温度取得手段」が、上記ステップ108および110の処理を実行することにより前記第1の発明における「触媒劣化検出手段」が、上記ステップ102,104および106の処理を実行することにより前記第1の発明における「触媒温度制御手段」が、排気燃料添加の前後における触媒温度上昇量に基づいて触媒酸化能力の低下を判定することにより前記第2の発明における「判定手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
10 ディーゼル機関
12 排気通路
14 第1触媒
16 第2触媒
18 ヒーター
20 燃料添加弁
22 温度センサ
24 空燃比センサ
30 ECU
10
Claims (4)
前記触媒の温度を検出または推定する触媒温度取得手段と、
前記触媒の劣化を検出する触媒劣化検出処理を実行する触媒劣化検出手段と、
前記触媒劣化検出処理の開始に先立って、前記触媒の温度が所定の検出温度域内に入るように、前記触媒の温度を制御する触媒温度制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置。 An exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Catalyst temperature acquisition means for detecting or estimating the temperature of the catalyst;
Catalyst deterioration detection means for executing catalyst deterioration detection processing for detecting deterioration of the catalyst;
Prior to the start of the catalyst deterioration detection process, catalyst temperature control means for controlling the temperature of the catalyst so that the temperature of the catalyst falls within a predetermined detection temperature range;
A catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine, comprising:
前記触媒に流入する排気ガス中に未燃燃料が含まれる状態となるように燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段により燃料が供給された場合の前記触媒の温度上昇量に基づいて、前記触媒の浄化能の低下を判定する判定手段と、
を含むことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。 The catalyst deterioration detecting means includes
Fuel supply means for supplying fuel so that the exhaust gas flowing into the catalyst contains unburned fuel;
Determination means for determining a decrease in the purification capacity of the catalyst based on the temperature increase amount of the catalyst when fuel is supplied by the fuel supply means;
The catalyst deterioration detecting device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記検出温度域の下限値は、前記触媒の酸化能力の活性開始温度以上の温度であり、
前記検出温度域の上限値は、前記触媒の酸化能力が飽和する温度より十分に低い温度であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。 The catalyst deterioration detection process is a process for detecting a decrease in the oxidation ability of the catalyst,
The lower limit of the detection temperature range is a temperature equal to or higher than the activation start temperature of the oxidation ability of the catalyst,
The catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the upper limit value of the detection temperature range is a temperature sufficiently lower than a temperature at which the oxidation ability of the catalyst is saturated.
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