JP2008128005A - Catalyst abnormality diagnosis device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】触媒の二次異常の要因となるような一次異常が発生した場合に、その後速やかに、触媒の潜在的な二次異常を検出する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化指標値を計測し、この劣化指標値に基づいて触媒の劣化を検出する手段と、前記一次異常を検出する手段(S101)と、一次異常が検出されたとき、その検出前後に計測された劣化指標値に基づき触媒の劣化進行の有無を判定する手段(S104)と、触媒の劣化進行有りと判定されたとき触媒を異常と判定する手段(S105)とを備える。触媒が完全劣化や故障に至る手前の段階であっても、そのことが劣化進行ありということで判定でき、触媒の潜在的な二次異常を検出することができる。
【選択図】図4When a primary abnormality that causes a secondary abnormality of a catalyst occurs, a potential secondary abnormality of the catalyst is quickly detected thereafter.
Means for measuring a deterioration index value of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, detecting deterioration of the catalyst based on the deterioration index value, means for detecting the primary abnormality (S101), Means (S104) for determining the presence or absence of catalyst deterioration progress based on the deterioration index values measured before and after the detection of a primary abnormality, and determining that the catalyst is abnormal when it is determined that the catalyst has progressed. Means (S105). Even if the catalyst is at a stage before complete deterioration or failure, it can be determined that there is progress of deterioration, and a potential secondary abnormality of the catalyst can be detected.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する触媒異常診断装置に関する。 The present invention relates to a catalyst abnormality diagnosis device that diagnoses abnormality of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.
一般に、内燃機関では排気ガスを浄化するために排気通路に触媒が配置されている。このような触媒、例えば三元触媒は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きくなると、即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、触媒流入排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さくなると、即ちリッチになると吸着保持された酸素を放出するO2ストレージ機能を有する。従って、内燃機関の通常運転時、理論空燃比を中心として運転条件により混合気がリッチ側又はリーン側に振れてしまっても、触媒表面は理論空燃比に保たれ、三元触媒のもつO2ストレージ機能により、混合気がリーンになったときには過剰な酸素が触媒に吸着保持されるためにNOxが還元され、混合気がリッチになったときには触媒に吸着保持された酸素が放出されるためにHCおよびCOが酸化され、これによりNOx,HCおよびCOを同時に浄化できることになる。 Generally, in an internal combustion engine, a catalyst is disposed in an exhaust passage in order to purify exhaust gas. Such a catalyst, for example, a three-way catalyst, adsorbs and holds excess oxygen present in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, when the air-fuel ratio becomes lean. When the air-fuel ratio of the gas becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, when the air-fuel ratio becomes rich, it has an O 2 storage function for releasing the adsorbed oxygen. Accordingly, during the normal operation of the internal combustion engine, even if the air-fuel mixture by the operating conditions around the stoichiometric air-fuel ratio is gone swing to the rich side or the lean side, the catalyst surface is kept to the stoichiometric air-fuel ratio, O 2 having a three-way catalyst Due to the storage function, when the air-fuel mixture becomes lean, excess oxygen is adsorbed and held by the catalyst, so NOx is reduced. When the air-fuel mixture becomes rich, oxygen adsorbed and held by the catalyst is released. HC and CO are oxidized, so that NOx, HC and CO can be simultaneously purified.
そこで従来より触媒上流側の排気通路に排気空燃比を検出するための空燃比センサを配置し、排気空燃比がリーンになったときには燃料供給量を増量し、排気空燃比がリッチになったときには燃料供給量を減量させることにより、空燃比が理論空燃比を中心として制御されるためリッチ側又はリーン側に交互に振れてしまっても、それによってNOx,HCおよびCOを同時に低減されるようになっている。 Therefore, an air-fuel ratio sensor for detecting the exhaust air-fuel ratio is disposed in the exhaust passage upstream of the catalyst, and when the exhaust air-fuel ratio becomes lean, the fuel supply amount is increased, and when the exhaust air-fuel ratio becomes rich By reducing the fuel supply amount, the air-fuel ratio is controlled around the stoichiometric air-fuel ratio, so that even if the fuel is alternately swung to the rich side or the lean side, NOx, HC and CO can be reduced simultaneously. It has become.
ところで、三元触媒が劣化すると排気ガス浄化率が低下する。三元触媒の劣化度とO2ストレージ機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る。よって、O2ストレージ機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。 By the way, when the three-way catalyst deteriorates, the exhaust gas purification rate decreases. There is a correlation between the degree of deterioration of the three-way catalyst and the degree of reduction of the O 2 storage function because they are reactions through noble metals. Therefore, it is possible to detect that the catalyst has deteriorated by detecting that the O 2 storage function has deteriorated.
かかる原理に基づいて触媒劣化検出を行う装置としては例えば特許文献1に開示されたものがある。この装置においては、空燃比を理論空燃比に対してリーンからリッチに又はその逆に強制的に切り替えるアクティブ空燃比制御が実行され、このアクティブ空燃比制御の実行中に三元触媒が吸蔵可能な酸素量即ち酸素吸蔵容量が算出される。この算出された酸素吸蔵容量は所定の劣化判定値と比較され、酸素吸蔵容量が劣化判定値を超えていれば触媒正常、酸素吸蔵容量が劣化判定値以下のときには触媒劣化と判定される。
As an apparatus for detecting catalyst deterioration based on such a principle, for example, there is one disclosed in
一方、車載用等の内燃機関の電子制御システムにおいては、各種構成部品やシステム等の異常を検出する目的で異常診断装置が装備されている。この種の異常診断装置では、所定時間毎、あるいは所定クランク角度毎に異常診断が実行されるのが一般的である。 On the other hand, in an electronic control system for an internal combustion engine for in-vehicle use or the like, an abnormality diagnosis device is provided for the purpose of detecting abnormalities in various components and systems. In this type of abnormality diagnosis device, an abnormality diagnosis is generally executed at predetermined time intervals or at predetermined crank angle intervals.
特許文献2には、異常の発生頻度を増大させる各種要因のいずれかが発生した場合、マイクロコンピュータの処理負荷の増加を抑えるべく、その要因に対応する異常診断について処理間隔を短くし、それ以外の異常診断について処理間隔を長くする技術が開示されている。
In
また、他の従来技術として、例えば特許文献3には、システムの異常診断を複数回実行して異常検出回数が所定値に達したときにはじめて同システムを異常である旨判定する装置が開示されている。この場合、エンジンが始動されてから停止されるまでの期間、即ちトリップが短い場合、1回の異常検出がなされる前にエンジンが停止されてしまうことがあり、そのようなショートトリップが繰り返されると異常検出回数が所定値になかなか達せず、最終的な異常判定ができなかったりその判定が遅れたりするという課題がある。特許文献4には、異常診断の実行頻度を監視し、その実行頻度が不足すると判断したときに、異常診断条件(実行条件、診断方法、判定条件)を実行頻度が増加するように変更することが開示されている。
As another conventional technique, for example, Patent Document 3 discloses an apparatus that determines that a system is abnormal only when the abnormality diagnosis of the system is executed a plurality of times and the number of times of abnormality detection reaches a predetermined value. ing. In this case, when the engine is started and stopped, that is, when the trip is short, the engine may be stopped before one abnormality is detected, and such a short trip is repeated. There is a problem that the number of times of abnormality detection does not readily reach the predetermined value, and the final abnormality determination cannot be performed or the determination is delayed.
ところで、前述の異常診断装置には次のような問題がある。例えば、車両に搭載された内燃機関において、特定の部品が故障し、点火系や燃料供給系に異常が発生すると、その異常が異常診断装置、特に電子制御ユニット(以下、ECUという)によって検出され、ユーザーへの警告のため例えばチェックランプが点灯される。こうなるとユーザーは整備工場に車両を搬入し、整備工場では、ECUに記憶された診断コードと修理書に従って、故障部品を交換し、異常状態を解消する。 Incidentally, the above-described abnormality diagnosis apparatus has the following problems. For example, when a specific component fails in an internal combustion engine mounted on a vehicle and an abnormality occurs in an ignition system or a fuel supply system, the abnormality is detected by an abnormality diagnosis device, particularly an electronic control unit (hereinafter referred to as an ECU). For example, a check lamp is lit to warn the user. When this happens, the user carries the vehicle into the maintenance shop, and the maintenance shop replaces the failed part in accordance with the diagnostic code and the repair document stored in the ECU to eliminate the abnormal state.
ところが、その異常が、触媒の二次的な異常(以下、二次異常という)の要因となるような一次的な異常(以下、一次異常という)である場合だと以下の問題がある。即ち、エンジン失火や空燃比異常等のように、その一次異常が、触媒にダメージを与えて触媒の劣化を促進させたり、触媒の故障を後に招来するような一次異常であると、その一次異常の原因となった部品が交換されて車両がユーザーに返却されても、その後、触媒の許容できない劣化(完全劣化)や故障が発生し、このことが異常診断装置で検出されてチェックランプが点灯し、再度ユーザーが整備工場に車両を搬入し、触媒を交換しなければならない事態が起こり得る。これはユーザーに二度手間を掛けることとなり、好ましくない。一次異常の発生後に即座に触媒の二次異常(完全劣化又は故障)が発生すれば、この触媒の二次異常が異常診断装置で検出されて触媒の同時交換が可能である。しかし、そのような即座の二次異常ではなく、例えば数週間、数ヶ月といった一定期間を経て将来的に発生する潜在的な二次異常の場合に問題となる。しかも、一次異常発生から触媒が交換されるまでの間、排気エミッションが悪化した状態で車両が運転されてしまう可能性もある。 However, if the abnormality is a primary abnormality (hereinafter referred to as a primary abnormality) that causes a secondary abnormality of the catalyst (hereinafter referred to as a secondary abnormality), there are the following problems. That is, if the primary abnormality, such as engine misfire or air-fuel ratio abnormality, is a primary abnormality that damages the catalyst and promotes catalyst deterioration or causes catalyst failure later, the primary abnormality Even if the part that caused the problem is replaced and the vehicle is returned to the user, then an unacceptable deterioration (complete deterioration) or failure of the catalyst occurs, which is detected by the abnormality diagnosis device and the check lamp lights up Then, there may occur a situation where the user has to bring the vehicle into the maintenance shop again and replace the catalyst. This is time consuming for the user and is not preferable. If a secondary abnormality (complete deterioration or failure) of the catalyst occurs immediately after the occurrence of the primary abnormality, the secondary abnormality of the catalyst is detected by the abnormality diagnosis device, and the catalyst can be replaced simultaneously. However, this is not a case of such an immediate secondary abnormality, which is a problem in the case of a potential secondary abnormality that occurs in the future after a certain period of time such as several weeks or months. In addition, there is a possibility that the vehicle will be driven in a state where exhaust emission has deteriorated from the occurrence of the primary abnormality to the replacement of the catalyst.
この問題を解決するには、一次異常の発生後に、触媒の潜在的な二次異常を速やかに検出し、一次異常の原因となった部品の交換と同時に触媒の交換を済ませてしまうことが適切である。 To solve this problem, it is appropriate to detect the potential secondary abnormality of the catalyst immediately after the occurrence of the primary abnormality and to replace the catalyst at the same time as the replacement of the component that caused the primary abnormality. It is.
これに対し、前記特許文献に開示されたような技術ではこの問題を解決することができない。例えば、特許文献2に開示されたような技術では、一次異常の発生後に触媒の異常診断の処理間隔を短くすることはできるものの、触媒が即座に完全劣化していたり故障していた場合ならともかく、その手前の段階での潜在的な触媒の二次異常を検出することができない。
On the other hand, this problem cannot be solved by the technique disclosed in the patent document. For example, in the technique disclosed in
そこで、本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、触媒の二次異常の要因となるような一次異常が発生した場合に、その後速やかに、触媒の潜在的な二次異常を検出することができる内燃機関の触媒異常診断装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of such a situation, and the purpose thereof is to promptly detect the potential secondary of the catalyst immediately after the occurrence of the primary abnormality that causes the secondary abnormality of the catalyst. An object of the present invention is to provide a catalyst abnormality diagnosis device for an internal combustion engine that can detect the next abnormality.
上記目的を達成するため、第1の発明に係る内燃機関の触媒異常診断装置は、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化指標値を計測し、この劣化指標値に基づいて触媒の劣化を検出する触媒劣化検出手段と、
前記触媒の二次異常の要因となるような一次異常を検出する一次異常検出手段と、
該一次異常検出手段により前記一次異常が検出されたとき、その一次異常検出前後に前記触媒劣化検出手段により計測された前記劣化指標値に基づき、前記触媒の劣化進行の有無を判定する劣化進行判定手段と、
該劣化進行判定手段により前記触媒の劣化進行有りと判定されたとき、前記触媒を異常と判定する触媒異常判定手段と
を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a catalyst abnormality diagnosis device for an internal combustion engine according to a first invention comprises:
A catalyst deterioration detecting means for measuring a deterioration index value of the catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and detecting the deterioration of the catalyst based on the deterioration index value;
Primary abnormality detection means for detecting a primary abnormality that causes a secondary abnormality of the catalyst;
When the primary abnormality is detected by the primary abnormality detection means, a deterioration progress determination for determining whether or not the catalyst has progressed based on the deterioration index value measured by the catalyst deterioration detection means before and after detecting the primary abnormality. Means,
And a catalyst abnormality determining unit that determines that the catalyst is abnormal when the deterioration determining unit determines that the catalyst has progressed.
この第1の発明に係る内燃機関の触媒異常診断装置によれば、触媒の二次異常の要因となるような一次異常が検出されたとき、その検出後、触媒劣化検出手段により劣化指標値が計測される。そしてこの一次異常検出後に計測された劣化指標値と、一次異常検出前に計測された劣化指標値とに基づき触媒の劣化進行の有無が判定され、劣化進行有りと判定されたときに触媒が異常と判定される。 According to the catalyst abnormality diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, when a primary abnormality that causes a secondary abnormality of the catalyst is detected, the deterioration index value is detected by the catalyst deterioration detecting means after the detection. It is measured. Based on the deterioration index value measured after the primary abnormality is detected and the deterioration index value measured before the primary abnormality is detected, whether the catalyst has progressed or not is determined. It is determined.
このように、一次異常が検出された場合には、その後速やかに、触媒の劣化進行の有無が判定され、この判定結果に基づいて触媒の異常が検出される。よって、触媒に実際に起こっている二次異常を検出できるほか、触媒が完全劣化や故障に至る手前の段階であっても、そのことが劣化進行ありということで判定でき、触媒の潜在的な二次異常をも効果的に検出することができる。 Thus, when a primary abnormality is detected, the presence or absence of catalyst deterioration is immediately determined thereafter, and the abnormality of the catalyst is detected based on the determination result. Therefore, in addition to detecting secondary anomalies actually occurring in the catalyst, it can be determined that there is progress in deterioration even if the catalyst is in the stage of complete deterioration or failure. Secondary abnormalities can also be detected effectively.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記一次異常検出手段による前記一次異常の検出後、同一トリップ内において、前記触媒劣化検出手段が前記劣化指標値を計測し、その計測された劣化指標値を用いて前記劣化進行判定手段が前記触媒の劣化進行の有無を判定し、この判定結果に応じて前記触媒異常判定手段が前記触媒の異常判定を行うことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
After the primary abnormality is detected by the primary abnormality detection means, the catalyst deterioration detection means measures the deterioration index value within the same trip, and the deterioration progress determination means uses the measured deterioration index value to It is characterized by determining whether or not the deterioration of the catalyst has progressed, and the catalyst abnormality determining means determines the abnormality of the catalyst according to the determination result.
これにより、一次異常検出後、その検出時と同一トリップ内で即座に触媒異常を検出することができる。 Thereby, after the primary abnormality is detected, the catalyst abnormality can be detected immediately within the same trip as that at the time of detection.
また、第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記一次異常検出手段により前記一次異常が検出されたとき、同一トリップ内の一次異常検出時より前に前記触媒劣化検出手段によりなされた触媒正常判定を無効化する正常判定無効化手段をさらに備えたことを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
When the primary abnormality is detected by the primary abnormality detection means, a normal determination invalidation means for invalidating the catalyst normality determination made by the catalyst deterioration detection means before the primary abnormality detection within the same trip is further provided. It is characterized by that.
触媒劣化検出手段による触媒が正常か劣化かの判定が1トリップ当たりに1回実行される場合、一次異常検出時と同一トリップ内の一次異常検出時より前に正常判定が行われているときは、その後、同一トリップ内での劣化検出が行われず、劣化指標値の計測も行われない。しかしながら、この第3の発明によれば、一次異常検出時より前の同一トリップ内で行われた正常判定が無効化される。これにより触媒劣化検出手段による劣化指標値の計測を再度実行することが可能になる。 When the determination of whether the catalyst is normal or deteriorated by the catalyst deterioration detection means is executed once per trip, when the normality determination is performed before the primary abnormality detection in the same trip as the primary abnormality detection Thereafter, the deterioration is not detected within the same trip, and the deterioration index value is not measured. However, according to the third aspect of the invention, the normality determination made in the same trip before the primary abnormality is detected is invalidated. As a result, the measurement of the deterioration index value by the catalyst deterioration detecting means can be executed again.
また、第4の発明は、第1乃至第3いずれかの発明において、
前記触媒劣化検出手段による触媒劣化検出を実行させるための所定の前提条件の成立の有無を判定する前提条件成立判定手段と、
前記一次異常検出手段により前記一次異常が検出されたとき、前記前提条件を緩和させる前提条件緩和手段と
をさらに備えたことを特徴とする。
Further, a fourth invention is any one of the first to third inventions,
Precondition establishment determination means for determining whether or not a predetermined precondition for performing catalyst deterioration detection by the catalyst deterioration detection means is satisfied;
And a precondition relaxation means for relaxing the precondition when the primary abnormality is detected by the primary abnormality detection means.
これにより、一次異常が検出されたときには触媒劣化検出の機会、即ち劣化指標値の計測の機会をより多く確保することができるようになり、触媒の異常検出をしやすくすることができる。 As a result, when a primary abnormality is detected, more opportunities for detecting catalyst deterioration, that is, opportunities for measuring the deterioration index value can be secured, and it is possible to easily detect abnormality of the catalyst.
本発明によれば、触媒の二次異常の要因となるような一次異常が発生した場合に、その後速やかに、触媒の潜在的な二次異常を検出す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, when a primary abnormality that causes a secondary abnormality of the catalyst occurs, an excellent effect is exhibited that a potential secondary abnormality of the catalyst can be detected immediately thereafter. Is done.
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態の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の内部で燃料およ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は車両用多気筒エンジン(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。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the present embodiment. 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および各排気弁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。さらにシリンダヘッドにはインジェクタ(燃料噴射弁)12が気筒ごとに配設され、燃焼室3内に直接燃料噴射するようになっている。ピストン4はいわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には凹部4aが形成されている。そして内燃機関1では、燃焼室3内に空気を吸入させた状態で、インジェクタ12からピストン4の凹部4aに向けて燃料が直接噴射される。これにより点火プラグ7の近傍に、燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成(成層化)され、安定した成層燃焼が実行される。
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
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空燃比を検出するための触媒前センサ及び触媒後センサ17,18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、その空燃比に比例した電流信号を出力する。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電圧が急変する特性を持つ。
On the other hand, the exhaust port of each cylinder is connected to an
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、およ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
ECU20は、前記内燃機関システムの各種構成部品の異常を検出する異常診断装置としても機能する。ECU20は、ROMに格納される各種プログラムに従い、前述の及び前述以外の各種構成部品(センサ、アクチュエータ、ハーネス等を含む)の異常診断を実施し、異常検出時には、その異常の種類や箇所に応じた診断コードをRAMに記憶するとともに、異常の発生をユーザーに知らせるため警告装置(例えばチェックランプ)を作動させる。後の修理段階で診断コードが読み取られ、部品の修理、交換等に適宜利用される。
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)A/Fs(例えば14.6)のときにNOx ,HCおよびCOを同時に浄化する。そしてこれに対応して、ECU20は、内燃機関の通常運転時、触媒に流入する触媒上流側の排気ガスの空燃比(以下、触媒前空燃比A/Ffrという)が理論空燃比A/Fsになるように、空燃比を制御する。具体的にはECU20は、理論空燃比A/Fsに等しい目標空燃比A/Ft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/Ffrが目標空燃比A/Ft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
ECU20は、異常診断の一つとして触媒11の劣化検出を実行する。触媒の劣化検出方法としては様々な方法を採用し得るが、本実施形態では、触媒劣化に伴いその酸素吸蔵能が低下する特性に着目して、触媒の酸素吸蔵容量(OSC;O2 Storage Capacity、単位はg)を検出ないし計測し、その値に基づき劣化を検出する。酸素吸蔵容量とは、現状の触媒が吸蔵し得る最大酸素量のことであり、かかる劣化検出方法はCmax法と称される。検出された酸素吸蔵容量の値は触媒の劣化度を表す劣化指標値となる。この劣化検出に当たっては、触媒前空燃比A/Ffrを、所定のリッチ空燃比A/Frとリーン空燃比A/Flとの一方から他方に所定のタイミングで強制的に切り替えるアクティブ空燃比制御が実行される。以下、本実施形態の触媒劣化検出方法を詳しく説明する。
The
まず、触媒11の劣化検出は、所定の前提条件が成立したときに開始される。この前提条件は、例えば、1)内燃機関が定常運転状態にあること、2)触媒が活性温度域にあること、のいずれの条件をも満たたしたときに成立する。1)に関して、内燃機関が定常運転状態にあるか否かは、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の値が所定範囲内に収まっているか否かで判定することができる。2)に関して、触媒11の温度は、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。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、クランク角センサ14の出力に基づいて算出される機関回転速度NE、及びスロットル開度センサ19の検出値に基づいて算出される機関負荷KLの少なくとも一つに基づいて、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。こうして検出又は推定された触媒11の温度が、触媒11の活性温度域にあたる所定の下限温度Tc1以上且つ上限温度Tc2以下であるとき、2)の条件が満たされる。なお、前提条件はここで述べたものに限定されず、他の条件を適宜追加してもよい。
First, the deterioration detection of the
本実施形態の場合、触媒11の劣化検出は内燃機関の1トリップ当たりに1回実行され、少なくとも2回(2トリップ)連続で触媒11が劣化と判定されたときに最終的な劣化判定がなされ、チェックランプ等の警告装置が作動させられる。なお1トリップとは1回のエンジンの始動から停止までの期間をいう。
In the present embodiment, the deterioration detection of the
次に、アクティブ空燃比制御と、その実行に伴ってなされる触媒劣化判定について説明する。図2(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2(A)には、ECU20内部で発生される目標空燃比A/Ft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の出力はそれぞれ触媒前空燃比A/Ffr及び触媒後空燃比A/Frrを表す。
Next, the active air-fuel ratio control and the catalyst deterioration determination made in accordance with the execution will be described. 2A and 2B, the outputs of the
図2(A)に示されるように、目標空燃比A/Ftは、中心空燃比としての理論空燃比A/Fs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/Fr)と、そこ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/Fl)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/Ftの切り替えないし振動に追従するようにして、実際値としての触媒前空燃比A/Ffrも、目標空燃比A/Ft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/Ftと触媒前空燃比A/Ffr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. 2A, the target air-fuel ratio A / Ft is centered on the theoretical air-fuel ratio A / Fs as the center air-fuel ratio, and then has a predetermined amplitude (rich amplitude Ar, Ar> 0) on the rich side. ) Separated by an air-fuel ratio (rich air-fuel ratio A / Fr) and an air-fuel ratio (lean air-fuel ratio A / Fl) separated from the air-fuel ratio by a predetermined amplitude (lean amplitude Al, Al> 0) on the lean side. And alternately. Then, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr as an actual value is switched with a slight time delay with respect to the target air-fuel ratio A / Ft so as to follow the switching or vibration of the target air-fuel ratio A / Ft. From this, it will be understood that the target air-fuel ratio A / Ft and the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr 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/Fs=14.6、リッチ空燃比A/Fr=14.1、リーン空燃比A/Fl=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、即ちリッチ振幅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 / Fs = 14.6, rich air fuel ratio A / Fr = 14.1, lean air fuel ratio A / Fl = 15.1, rich amplitude Ar = lean amplitude Al = 0.5. Compared with 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/Ft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/Fsを境に急変し、触媒後空燃比A/Frrが理論空燃比A/Fs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/Frrが理論空燃比A/Fs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 / Ft is switched is the timing at which the output of the
図2(A),(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/Ftはリーン空燃比A/Flからリッチ空燃比A/Fr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/Ftはリッチ空燃比A/Frからリーン空燃比A/Flに切り替えられる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, 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の酸素吸蔵容量OSCが算出され、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 OSC of the
図2を参照して、時刻t1より前では目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Fl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では酸素を吸収し続けているが、一杯に酸素を吸収した時点でそれ以上酸素を吸収できなくなり、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/Frr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/Ftがリッチ空燃比A/Fr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/Ft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. 2, the target air-fuel ratio A / Ft is set to the lean air-fuel ratio A / Fl before time t1, and the lean gas flows into the
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/Fsの排気ガスが流出し、触媒後空燃比A/Frr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からは全ての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/Frr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/Ftがリーン空燃比A/Flに切り替えられる。
This time, rich gas flows into the
酸素吸蔵容量OSCが大きいほど、酸素を吸収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/Ft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/Ft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 absorbed or released. That is, when the catalyst is not deteriorated, the inversion cycle of the target air-fuel ratio A / Ft (for example, the time from t1 to t2) becomes longer, and the inversion cycle of the target air-fuel ratio A / Ft becomes shorter as the deterioration of the catalyst proceeds. .
そこで、このことを利用して酸素吸蔵容量OSCが以下のようにして算出される。図3に示すように、時刻t1で目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Fr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/Ffrがリッチ空燃比A/Frに切り替わる。そして触媒前空燃比A/Ffrが理論空燃比A/Fsに達した時点t11から、次に目標空燃比A/Ftが反転する時点t2まで、次式(1)により微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが算出され、且つこの微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが時刻t11から時刻t2まで積分される。こうしてこの酸素放出サイクルにおける酸素吸蔵容量OSC1即ち放出酸素量が算出される。 Therefore, using this fact, the oxygen storage capacity OSC is calculated as follows. As shown in FIG. 3, immediately after the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the rich air-fuel ratio A / Fr at time t1, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr as the actual value is slightly delayed with a rich air-fuel ratio A / Fr. Switch to Fr. Then, from the time t11 when the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr reaches the stoichiometric air-fuel ratio A / Fs to the time t2 when the target air-fuel ratio A / Ft next reverses, the oxygen storage capacity for every minute time is given by the following equation (1). dC is calculated, and the oxygen storage capacity dC for each minute time is integrated from time t11 to time t2. In this way, the oxygen storage capacity OSC1, that is, the amount of released oxygen in this oxygen release cycle is calculated.
ここで、Qは燃料噴射量であり、空燃比差ΔA/Fに燃料噴射量Qを乗じると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)である。 Here, Q is the fuel injection amount, and the excess air amount can be calculated by multiplying the air-fuel ratio difference ΔA / F by the fuel injection amount Q. K is the proportion of oxygen contained in the air (about 0.23).
基本的には、この1回で算出された酸素吸蔵容量OSC1を所定の劣化判定値と比較し、酸素吸蔵容量OSC1が劣化判定値を超えていれば正常、酸素吸蔵容量OSC1が劣化判定値以下ならば劣化、というように触媒の劣化を判定できる。しかしながら、本実施形態の劣化判定では、精度を向上させるため、リーン側でも同様に酸素吸蔵容量(この場合酸素吸収量)を算出する。即ち、リッチ側とリーン側とで最低1回ずつ酸素吸蔵容量を算出し、その平均値を劣化判定値と比較して最終的な劣化判定を行っている。 Basically, the oxygen storage capacity OSC1 calculated at this time is compared with a predetermined deterioration determination value. If the oxygen storage capacity OSC1 exceeds the deterioration determination value, the oxygen storage capacity OSC1 is normal, and the oxygen storage capacity OSC1 is less than the deterioration determination value. Then, deterioration of the catalyst can be determined such as deterioration. However, in the deterioration determination of the present embodiment, in order to improve accuracy, the oxygen storage capacity (in this case, the oxygen absorption amount) is calculated on the lean side as well. That is, the oxygen storage capacity is calculated at least once on the rich side and on the lean side, and the average value is compared with the deterioration determination value to make a final deterioration determination.
リーン側については、図3に示すように、時刻t2で目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Flに切り替えられた後、前式(1)により微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが算出され、且つこの微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが、触媒前空燃比A/Ffrが理論空燃比A/Fsに達した時点t21から、次に目標空燃比A/Ftがリッチ側に反転する時点t3まで積分される。こうしてこの酸素吸収サイクルにおける酸素吸蔵容量OSC2即ち吸収酸素量が算出される。前回サイクルの酸素吸蔵容量OSC1と今回サイクルの酸素吸蔵容量OSC2とはほぼ等しい値となるはずである。 On the lean side, as shown in FIG. 3, after the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the lean air-fuel ratio A / Fl at time t2, the oxygen storage capacity dC for each minute time is calculated by the previous equation (1). And the oxygen storage capacity dC for each minute time from the time t21 when the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr reaches the stoichiometric air-fuel ratio A / Fs, and then when the target air-fuel ratio A / Ft reverses to the rich side Integration is performed until t3. Thus, the oxygen storage capacity OSC2, that is, the amount of absorbed oxygen in this oxygen absorption cycle is calculated. The oxygen storage capacity OSC1 of the previous cycle and the oxygen storage capacity OSC2 of the current cycle should be approximately equal.
このようにして、複数の酸素吸蔵容量OSC1,OSC2,・・・OSCn(nは2以上の整数)が繰り返し算出され、その平均値OSCavが所定の劣化判定値OSCsと比較される。そして、酸素吸蔵容量平均値OSCavが劣化判定値OSCsを超えていれば触媒11は正常、酸素吸蔵容量平均値OSCavが劣化判定値OSCs以下ならば触媒11は劣化と判定される。これから分かるように、酸素吸蔵容量平均値OSCavが触媒の劣化度を表す劣化指標値をなすこととなる。
In this way, a plurality of oxygen storage capacities OSC1, OSC2,... OSCn (n is an integer of 2 or more) are repeatedly calculated, and the average value OSCav is compared with a predetermined deterioration determination value OSCs. If the oxygen storage capacity average value OSCav exceeds the deterioration determination value OSCs, the
なお、触媒の劣化検出方法はここで述べたようなCmax法以外の方法も採用し得る。例えば、触媒前空燃比A/Ffrを理論空燃比A/Fsを境に振動させたとき、触媒劣化度が高いほど、触媒後空燃比A/Frrも触媒前空燃比A/Ffrに追従して振動する傾向があることが知られている。そこで、触媒前空燃比A/Ffrを強制的に振動させ、このときの触媒前センサ17と触媒後センサ18との出力軌跡長の比を算出し、この比を所定の劣化判定値と比較して触媒の劣化を検出する方法がある。これを軌跡長比に基づく劣化検出法という。ここで、出力軌跡長とは、センサ出力値の微小時間毎の変化量を所定期間積算した値である。この方法によれば、(出力軌跡長比)=(触媒後センサ出力軌跡長)/(触媒前センサ出力軌跡長)と定義した場合、触媒劣化度が高いほど出力軌跡長比は大きくなる。この場合、出力軌跡長比が劣化指標値をなすこととなる。
Note that a method other than the Cmax method as described herein can be adopted as a method for detecting the deterioration of the catalyst. For example, when the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr is oscillated with the theoretical air-fuel ratio A / Fs as the boundary, the post-catalyst air-fuel ratio A / Frr follows the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr as the degree of catalyst deterioration increases. It is known to tend to vibrate. Therefore, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr is forcibly vibrated, the ratio of the output trajectory lengths of the
或いは、触媒前空燃比A/Ffrを予め決められたやり方で一定時間強制的に振動させ、このときの触媒後センサ18の出力軌跡長自体を所定の劣化判定値と比較して触媒の劣化を検出する方法がある。これを軌跡長に基づく劣化検出法という。この方法によれば、触媒劣化度が高いほど出力軌跡長は長くなる。この場合、出力軌跡長が劣化指標値をなすこととなる。
Alternatively, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr is forcibly oscillated for a predetermined time in a predetermined manner, and the output trajectory length of the
或いは、触媒11の下流側に特定の排ガス成分(HC,NOx等)の濃度を検出する排ガスセンサを設け、この排ガスセンサでその成分濃度を検出し、これを所定の劣化判定値と比較して触媒の劣化を検出する方法がある。これを排ガス成分に基づく劣化検出法という。この方法は、触媒劣化度が高いほどその浄化率が低下し、成分濃度が高くなるという考え方に基づく。この場合、成分濃度が劣化指標値をなすこととなる。
Alternatively, an exhaust gas sensor for detecting the concentration of a specific exhaust gas component (HC, NOx, etc.) is provided on the downstream side of the
さて、前述したように、例えば点火系の故障に起因したエンジン失火や、燃料供給系の故障に起因した空燃比異常などのように、触媒の二次異常を発生させる要因となるような一次異常が発生した場合、その一次異常の原因を除去したとしても、その後一定期間を経て触媒の完全劣化や故障といった二次異常が発生し、ユーザーに車両搬入の二度手間を課したり、悪い排気エミッションで車両が運転されたりする問題がある。この問題を解決するには、一次異常の発生後に触媒が二次異常に至る可能性があるかどうかを速やかに検出し、一次異常の原因となった部品の交換と同時に触媒の交換を済ませてしまうことが適切である。 As described above, primary abnormalities that cause secondary abnormalities in the catalyst, such as engine misfires due to ignition system failures and air-fuel ratio abnormalities due to fuel supply system failures, etc. Even if the cause of the primary abnormality is removed, a secondary abnormality such as complete deterioration or failure of the catalyst will occur after a certain period of time. There is a problem that the vehicle is driven by emission. To solve this problem, immediately detect whether there is a possibility that the catalyst may have a secondary abnormality after the occurrence of the primary abnormality, and replace the catalyst at the same time as replacing the part that caused the primary abnormality. It is appropriate.
そこでこれを達成すべく、本実施形態では以下の如き触媒異常診断を実行することとしている。 Therefore, in order to achieve this, in the present embodiment, the following catalyst abnormality diagnosis is executed.
図4は、触媒異常診断の第1の形態に係るルーチンのフローチャートを示す。まずステップS101では、ECU20により、詳しくは前述したようなECU20の有する異常診断機能により、一次異常が検出されたか否かが判定される。例えば、エンジン失火が検出された場合や、触媒前空燃比A/Ffrが異常値となったことが検出された場合に、判定はYESとなる。一次異常が検出されなかった場合には本ルーチンが終了され、検出された場合にはステップS102に進む。
FIG. 4 shows a flowchart of a routine according to the first form of catalyst abnormality diagnosis. First, in step S101, the
ステップS102では、前述したような触媒劣化検出前提条件(例えば前記条件1)及び2))が成立しているか否かが判定される。成立していない場合には本ルーチンが終了され、成立している場合にはステップS103に進む。 In step S102, it is determined whether the catalyst deterioration detection preconditions (for example, the conditions 1) and 2)) as described above are satisfied. If not established, this routine is terminated. If established, the process proceeds to step S103.
ステップS103では、前述のCmax法による触媒劣化検出が実行される。この触媒劣化検出実行により劣化指標値としての酸素吸蔵容量平均値OSCavが計測される。但し、ここでの触媒劣化検出では、酸素吸蔵容量平均値OSCavの計測が行われるだけであって、その計測された酸素吸蔵容量平均値OSCavと劣化判定値との比較、及びこの比較に基づく劣化判定は実行されない。 In step S103, detection of catalyst deterioration by the aforementioned Cmax method is executed. By executing the catalyst deterioration detection, an oxygen storage capacity average value OSCav as a deterioration index value is measured. However, the catalyst deterioration detection here only measures the oxygen storage capacity average value OSCav. The comparison between the measured oxygen storage capacity average value OSCav and the deterioration judgment value, and deterioration based on this comparison. Judgment is not performed.
次のステップS104では、触媒劣化の進行の有無が判定される。即ち、通常の触媒劣化検出では、計測された酸素吸蔵容量平均値OSCavが所定の劣化判定値と比較されて触媒の劣化が判定される。しかしながら、ここでの場合のように、一次異常が検出された場合には、そのような通常の劣化判定は行われず、代わりに、一次異常発生に起因して触媒の劣化が進行したか否か、より具体的には触媒の劣化進行速度が通常より速くなったか否かが判定される。具体的には、ECU20に記憶されている前回トリップで算出された前回の酸素吸蔵容量平均値OSCavが取得され、この前回の酸素吸蔵容量平均値OSCavから今回の酸素吸蔵容量平均値OSCavが減じられる。そしてその差が所定値以上、つまり酸素吸蔵容量平均値OSCavの今回値が前回値から実質的に低下しているのであれば、触媒の劣化進行ありと判定され、ステップS105に進む。逆に、その差が所定値未満、つまり酸素吸蔵容量平均値OSCavの今回値が前回値から実質的に低下していないのであれば、触媒の劣化進行なしと判定され、本ルーチンが終了される。
In the next step S104, it is determined whether or not catalyst deterioration has progressed. That is, in normal catalyst deterioration detection, the measured oxygen storage capacity average value OSCav is compared with a predetermined deterioration determination value to determine deterioration of the catalyst. However, when a primary abnormality is detected as in this case, such a normal deterioration determination is not performed, and instead, whether or not the deterioration of the catalyst has progressed due to the occurrence of the primary abnormality. More specifically, it is determined whether or not the deterioration progress rate of the catalyst is higher than usual. Specifically, the previous oxygen storage capacity average value OSCav calculated in the previous trip stored in the
一次異常の発生によって生じる触媒の劣化が大きいほど、酸素吸蔵容量平均値OSCavの今回値は前回値より低くなる。そして、触媒の劣化進行の有無を判別するための今回値及び前回値の差のしきい値は、触媒に実際に起こっている二次異常(即ち、触媒が実際に完全劣化若しくは故障に陥っている)のみならず、触媒が将来二次異常に達するであろうといった潜在的な二次異常(即ち、触媒が完全劣化若しくは故障に至る手前の段階にある)をも検出し得る値として設定されている。 The greater the deterioration of the catalyst caused by the occurrence of the primary abnormality, the lower the current value of the oxygen storage capacity average value OSCav than the previous value. The threshold value of the difference between the current value and the previous value for determining whether the catalyst has progressed or not is the secondary abnormality actually occurring in the catalyst (that is, the catalyst actually falls into complete deterioration or failure). As well as potential secondary anomalies that the catalyst will reach in the future (ie, the catalyst is in the stage before full degradation or failure). ing.
ステップS104で劣化進行ありと判定された場合、その劣化進行の要因は既に発生した一次異常にあり、触媒の二次異常が実際に発生しているか、又は潜在的な二次異常が発生しているとみなされる。いずれにしても、ステップS105で触媒は異常(二次異常)であると判定され、その触媒異常に対応する診断コードがECU20に記憶される。そして、チェックランプ等の警告装置が作動させられる。
If it is determined in step S104 that the deterioration has progressed, the cause of the deterioration is the primary abnormality that has already occurred, and the secondary abnormality of the catalyst has actually occurred, or a potential secondary abnormality has occurred. Is considered to be. In any case, it is determined in step S105 that the catalyst is abnormal (secondary abnormality), and a diagnostic code corresponding to the catalyst abnormality is stored in the
こうなると、一次異常に対応する診断コードと触媒異常に対応する診断コードとがECU20に記憶されると共に、ユーザーに対しては車両の整備工場への搬送が促される。一旦車両が整備工場に搬送されれば、整備工場では、それら診断コードに従って一次異常の原因となった部品と、触媒とが交換される。従って、ユーザーに二度手間を掛けることが防止される。ユーザーは警告後速やかに車両を搬送すると思われるので、排気エミッションが悪化した状態での車両走行時間が最小限に抑制される。
In this case, the diagnostic code corresponding to the primary abnormality and the diagnostic code corresponding to the catalyst abnormality are stored in the
このように、触媒の二次異常の要因となるような一次異常が発生した場合、その後速やかに、触媒の実際の二次異常、さらには潜在的な二次異常をも検出することができる。特に、触媒が完全劣化や故障に至る手前の段階であっても、そのことが劣化進行ありということで検出されるので、触媒の潜在的な二次異常をも効果的に検出することが可能である。 As described above, when a primary abnormality that causes a secondary abnormality of the catalyst occurs, an actual secondary abnormality of the catalyst and a potential secondary abnormality can be detected immediately thereafter. In particular, even if the catalyst is in the stage before complete deterioration or failure, it is detected by the progress of deterioration, so it is possible to effectively detect potential secondary abnormalities of the catalyst. It is.
また、通常の触媒劣化検出では、最終的な劣化検出に複数トリップを要する。これに対し上記触媒異常検出では、一次異常検出後、その検出時と同一トリップ内で異常検出を実行できるので、通常の触媒劣化検出よりも早期に触媒異常を検出することができる。また、一次異常検出時と同一トリップ内で車両が整備工場に搬送されたような場合にも、既に触媒の異常検出がなされているので、触媒の同時交換が可能である。 Further, in normal catalyst deterioration detection, multiple trips are required for final deterioration detection. On the other hand, in the above-described catalyst abnormality detection, abnormality detection can be executed within the same trip as that at the time of detection after detecting the primary abnormality, so that the catalyst abnormality can be detected earlier than the normal catalyst deterioration detection. Further, even when the vehicle is transported to the maintenance shop within the same trip as when the primary abnormality is detected, the catalyst abnormality is already detected, so that the catalyst can be replaced simultaneously.
次に、触媒異常診断の第2の形態を説明する。図5は、この第2の形態に係るルーチンのフローチャートを示す。まずステップS201において、前記ステップS101同様、一次異常が検出された場合、次のステップS202において、既に触媒正常判定がなされているか否かが判定される。そのような正常判定がなされている場合にはステップS203でその正常判定が無効化(クリア)された後、ステップS204に進む。他方、そのような正常判定がなされていない場合にはステップS203がスキップされ、ステップS204に進む。 Next, a second form of catalyst abnormality diagnosis will be described. FIG. 5 shows a flowchart of a routine according to the second embodiment. First, in step S201, when a primary abnormality is detected as in step S101, it is determined in next step S202 whether or not catalyst normality determination has already been made. If such normality determination is made, the normality determination is invalidated (cleared) in step S203, and the process proceeds to step S204. On the other hand, when such a normal determination is not made, step S203 is skipped and the process proceeds to step S204.
前述したように、通常の触媒劣化検出においては触媒が正常か劣化かの判定が1トリップ当たりに1回実行される。よって既に正常判定が行われている場合、その後、同一トリップ内では劣化検出が行われない。しかしながらここでは、一次異常が検出された場合、その一次異常検出時より前の同一トリップ内で行われた正常判定が無効化される。これにより触媒劣化検出を再度実行し、酸素吸蔵容量平均値OSCavを再度計測することが可能になる。 As described above, in the normal detection of catalyst deterioration, the determination of whether the catalyst is normal or deteriorated is executed once per trip. Therefore, when the normality determination has already been performed, deterioration detection is not performed within the same trip. However, here, when a primary abnormality is detected, the normality determination made in the same trip before the detection of the primary abnormality is invalidated. As a result, the catalyst deterioration detection can be performed again, and the oxygen storage capacity average value OSCav can be measured again.
ステップS204では、触媒劣化検出実行のための前提条件が緩和される。前述のように、この前提条件は、1)内燃機関が定常運転状態にあること、2)触媒が活性温度域にあること、のいずれの条件をも満たしたときに成立する。しかしながら、ステップS204では、例えば1)の条件にかかる吸入空気量の許容範囲が拡大されたり、2)の条件にかかる触媒温度の許容範囲が拡大されたりして、前提条件が緩和される。これにより、触媒劣化検出の機会即ち酸素吸蔵容量平均値OSCavの計測の機会をより多く確保することができ、触媒の二次異常を検出しやすくすることができる。 In step S204, preconditions for performing catalyst deterioration detection are relaxed. As described above, this precondition is satisfied when any of 1) the internal combustion engine is in a steady operation state and 2) the catalyst is in the active temperature range is satisfied. However, in step S204, for example, the allowable range of the intake air amount according to the condition 1) is expanded, or the allowable range of the catalyst temperature according to the condition 2) is expanded, so that the precondition is relaxed. As a result, more opportunities for detecting catalyst deterioration, that is, more opportunities for measuring the oxygen storage capacity average value OSCav can be ensured, and secondary abnormality of the catalyst can be easily detected.
なお、一次異常検出後の劣化指標値を、酸素吸蔵容量平均値OSCavから1回の酸素吸蔵容量OSCに変更してもよく、こうすると劣化指標値の計測条件が緩和され、触媒の二次異常をより検出しやすくすることができる。 It should be noted that the deterioration index value after detecting the primary abnormality may be changed from the oxygen storage capacity average value OSCav to one oxygen storage capacity OSC, whereby the measurement condition of the deterioration index value is relaxed, and the secondary abnormality of the catalyst is detected. Can be detected more easily.
次に、ステップS205において、触媒劣化検出実行のための緩和後の前提条件が成立したか否かが判断される。成立してなければ本ルーチンが終了され、成立していればステップS206に進む。ステップS206では前記ステップS103と同様に触媒劣化検出が実行され、その後ステップS207において前記ステップS104と同様に、前回トリップよりも、触媒の劣化が進行したか否かが判断される。そして、劣化進行がなければ本ルーチンが終了され、他方、劣化進行があればステップS208に進む。ステップS208では前記ステップS105同様、触媒が異常であると判定される。そしてその触媒異常に対応する診断コードがECU20に記憶され、チェックランプ等の警告装置が作動させられ、本ルーチンが終了される。
Next, in step S205, it is determined whether or not a precondition after relaxation for execution of catalyst deterioration detection is satisfied. If not established, this routine is terminated, and if established, the process proceeds to step S206. In step S206, detection of catalyst deterioration is executed in the same manner as in step S103. Thereafter, in step S207, as in step S104, it is determined whether or not catalyst deterioration has progressed more than the previous trip. Then, if there is no progress of deterioration, this routine is terminated, and if there is progress of deterioration, the process proceeds to step S208. In step S208, it is determined that the catalyst is abnormal as in step S105. A diagnostic code corresponding to the catalyst abnormality is stored in the
このように、この第2の形態では、一次異常検出前に同一トリップ内で正常判定がなされていた場合にはそれが無効化される。これにより触媒劣化検出を再度実行し、触媒の異常を検出することが可能になる。また、触媒劣化検出に際しての前提条件が緩和されるので、触媒の二次異常の早期検出を促すことが可能となる。 As described above, in the second embodiment, when the normal determination is made in the same trip before the primary abnormality is detected, it is invalidated. As a result, it is possible to detect the catalyst deterioration again and detect the abnormality of the catalyst. In addition, since the preconditions for detecting catalyst deterioration are relaxed, it is possible to promote early detection of secondary abnormality of the catalyst.
なお、上述の実施形態においては、ECU20が本発明にいう触媒劣化検出手段、一次異常検出手段、劣化進行判定手段、触媒異常判定手段、正常判定無効化手段、前提条件成立判定手段、前提条件緩和手段を構成する。
In the above-described embodiment, the
本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば上述の内燃機関は直噴式であったが、吸気ポート(吸気通路)噴射式或いは両噴射方式を兼ね備えるデュアル噴射式の内燃機関にも本発明は適用可能である。前記実施形態では触媒後センサ18として所謂O2センサを用いたが、触媒前センサ17と同様の空燃比センサを用いることも可能である。同様に、前記実施形態では触媒前センサ17として所謂空燃比センサを用いたが、触媒後センサ18と同様のO2センサを用いることも可能である。
Various other embodiments of the present invention are conceivable. For example, although the above-described internal combustion engine is a direct injection type, the present invention is also applicable to an intake port (intake passage) injection type or a dual injection type internal combustion engine having both injection types. In the above embodiment, a so-called O 2 sensor is used as the
前記実施形態においては、酸素吸蔵容量平均値OSCavの今回値と前回値との差に基づいて触媒劣化進行の有無を判別したが、他の方法を用いてもよく、例えばそれら今回値と前回値との比に基づいて触媒劣化進行の有無を判別してもよい。また、前記実施形態においては、劣化検出値として複数の酸素吸蔵容量OSCの平均値OSCavを用いたが、例えばそのような平均値ではなく、一つの酸素吸蔵容量OSCを用いてもよい。また、前記実施形態においては、一次異常が検出されたとき同一トリップ内で触媒の異常判定を行うようにしたが、必ずしも同一トリップ内で触媒の異常判定を行う必要はない。さらに、本発明が適用される触媒は必ずしも三元触媒に限らず、他の触媒であってもよい。 In the embodiment, the presence / absence of catalyst deterioration progress is determined based on the difference between the current value of the oxygen storage capacity average value OSCav and the previous value. However, other methods may be used, for example, the current value and the previous value. Whether or not the catalyst deterioration has progressed may be determined on the basis of the ratio. In the embodiment, the average value OSCav of the plurality of oxygen storage capacities OSC is used as the deterioration detection value. However, for example, one oxygen storage capacity OSC may be used instead of such an average value. In the above embodiment, the catalyst abnormality determination is performed within the same trip when a primary abnormality is detected. However, it is not always necessary to determine the catalyst abnormality within the same trip. Furthermore, the catalyst to which the present invention is applied is not necessarily limited to the three-way catalyst, and may be another catalyst.
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
11 触媒
12 インジェクタ
17 触媒前センサ
18 触媒後センサ
20 電子制御ユニット(ECU)
OSC 酸素吸蔵容量
OSCave 酸素吸蔵容量平均値
OSCs 劣化判定値
1
OSC Oxygen storage capacity OSCave Oxygen storage capacity average value OSCs Degradation judgment value
Claims (4)
前記触媒の二次異常の要因となるような一次異常を検出する一次異常検出手段と、
該一次異常検出手段により前記一次異常が検出されたとき、その一次異常検出前後に前記触媒劣化検出手段により計測された前記劣化指標値に基づき、前記触媒の劣化進行の有無を判定する劣化進行判定手段と、
該劣化進行判定手段により前記触媒の劣化進行有りと判定されたとき、前記触媒を異常と判定する触媒異常判定手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒異常診断装置。 A catalyst deterioration detecting means for measuring a deterioration index value of the catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and detecting the deterioration of the catalyst based on the deterioration index value;
Primary abnormality detection means for detecting a primary abnormality that causes a secondary abnormality of the catalyst;
When the primary abnormality is detected by the primary abnormality detection means, a deterioration progress determination for determining whether or not the catalyst has progressed based on the deterioration index value measured by the catalyst deterioration detection means before and after detecting the primary abnormality. Means,
A catalyst abnormality diagnosis device for an internal combustion engine, comprising: a catalyst abnormality determination unit that determines that the catalyst is abnormal when the deterioration determination unit determines that the catalyst has progressed.
前記一次異常検出手段により前記一次異常が検出されたとき、前記前提条件を緩和させる前提条件緩和手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の内燃機関の触媒異常診断装置。 Precondition establishment determination means for determining whether or not a predetermined precondition for performing catalyst deterioration detection by the catalyst deterioration detection means is satisfied;
4. The catalyst abnormality of the internal combustion engine according to claim 1, further comprising: precondition relaxation means for relaxing the precondition when the primary abnormality is detected by the primary abnormality detection means. 5. Diagnostic device.
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| WO2009139506A1 (en) | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Aspion株式会社 | Combination of drugs having different physical properties into single dosage form |
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