JP2021014827A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present disclosure relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気浄化装置において、排気通路に上流側から順に酸化触媒およびフィルタを設けたものが知られている。フィルタは排気中に含まれる粒子状物質を捕集する。フィルタには、捕集した粒子状物質を燃焼させるため酸化触媒が担持されている。そのためフィルタは一種の酸化触媒とみなせる。 In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, particularly a diesel engine, one in which an oxidation catalyst and a filter are provided in the exhaust passage in order from the upstream side is known. The filter collects particulate matter contained in the exhaust. An oxidation catalyst is supported on the filter to burn the collected particulate matter. Therefore, the filter can be regarded as a kind of oxidation catalyst.
フィルタの捕集量が満杯付近に達したとき、粒子状物質を燃焼除去してフィルタの性能を回復させるため、再生が行われる。この際、酸化触媒の出口排気温度を昇温させる昇温制御が実行される。 When the amount collected by the filter reaches near full capacity, regeneration is performed to burn and remove particulate matter and restore the performance of the filter. At this time, a temperature rise control for raising the outlet exhaust temperature of the oxidation catalyst is executed.
こうした排気浄化装置において、酸化触媒が正常なのか否かを診断することがある。一般にこの診断は、昇温制御開始後に酸化触媒の出口排気温度が上昇するときの1タイミングで、酸化触媒の出口排気温度に基づき実行される。 In such an exhaust gas purification device, it may be diagnosed whether or not the oxidation catalyst is normal. Generally, this diagnosis is performed based on the outlet exhaust temperature of the oxidation catalyst at one timing when the outlet exhaust temperature of the oxidation catalyst rises after the start of temperature rise control.
しかし、こうしたタイミングで診断する方法だと、内燃機関の運転状態や外部環境の変化等による出口排気温度の上昇の仕方のバラつきが比較的大きいため、必ずしも正確な診断結果を得られるとは限らないという欠点がある。 However, with the method of diagnosing at such timing, accurate diagnosis results cannot always be obtained because there is a relatively large variation in the way the outlet exhaust temperature rises due to changes in the operating state of the internal combustion engine and the external environment. There is a drawback.
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、酸化触媒の診断精度を向上できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 Therefore, the present disclosure was devised in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine capable of improving the diagnostic accuracy of an oxidation catalyst.
本開示の一の態様によれば、
内燃機関の排気通路に上流側から順に設けられた第1酸化触媒および第2酸化触媒と、
前記第1酸化触媒の出口排気温度を昇温させる昇温制御を実行すると共に、昇温制御の実行中に前記第2酸化触媒の出口排気温度に基づいて前記第1酸化触媒を診断するように構成された制御ユニットと、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
According to one aspect of the present disclosure
The first oxidation catalyst and the second oxidation catalyst provided in order from the upstream side in the exhaust passage of the internal combustion engine,
The temperature rise control for raising the outlet exhaust temperature of the first oxidation catalyst is executed, and the first oxidation catalyst is diagnosed based on the outlet exhaust temperature of the second oxidation catalyst during the execution of the temperature rise control. With the configured control unit
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine is provided.
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第2酸化触媒の出口排気温度が所定の閾値以上であるときに前記第1酸化触媒を異常と診断する。 Preferably, the control unit diagnoses the first oxidation catalyst as abnormal when the outlet exhaust temperature of the second oxidation catalyst is equal to or higher than a predetermined threshold value.
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第2酸化触媒の出口排気温度と入口排気温度の温度差が所定の閾値以上であるときに前記第1酸化触媒を異常と診断する。 Preferably, the control unit diagnoses the first oxidation catalyst as abnormal when the temperature difference between the outlet exhaust temperature and the inlet exhaust temperature of the second oxidation catalyst is equal to or greater than a predetermined threshold value.
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第2酸化触媒の出口排気温度が所定の閾値以上である状態の累積時間が所定の時間閾値以上となるか、または、前記第2酸化触媒の出口排気温度と入口排気温度の温度差が所定の閾値以上である状態の累積時間が所定の時間閾値以上となったとき、前記第1酸化触媒を異常と診断する。 Preferably, the control unit has a cumulative time in which the outlet exhaust temperature of the second oxidation catalyst is equal to or higher than a predetermined threshold value or more than a predetermined time threshold, or is equal to or higher than the outlet exhaust temperature of the second oxidation catalyst. When the cumulative time in a state where the temperature difference between the inlet and exhaust temperatures is equal to or greater than a predetermined threshold exceeds a predetermined time threshold, the first oxidation catalyst is diagnosed as abnormal.
好ましくは、前記制御ユニットは、昇温制御の実行中に供給された昇温用燃料の積算値に基づいて前記閾値を設定する。 Preferably, the control unit sets the threshold value based on the integrated value of the heating fuel supplied during the execution of the temperature rising control.
好ましくは、前記制御ユニットは、昇温制御の実行中に前記第1酸化触媒の出口排気温度が所定の目標温度に達した後に前記第1酸化触媒の診断を実行する。 Preferably, the control unit executes the diagnosis of the first oxidation catalyst after the outlet exhaust temperature of the first oxidation catalyst reaches a predetermined target temperature during the execution of the temperature rise control.
好ましくは、前記制御ユニットは、前記第1酸化触媒の出口排気温度が前記目標温度に達する前のタイミングで前記第1酸化触媒の予備診断を実行し、この予備診断の結果にも基づいて前記第1酸化触媒の診断を実行する。 Preferably, the control unit executes a preliminary diagnosis of the first oxidation catalyst at a timing before the outlet exhaust temperature of the first oxidation catalyst reaches the target temperature, and based on the result of the preliminary diagnosis, the first 1 Perform oxidation catalyst diagnosis.
好ましくは、前記第2酸化触媒は、酸化触媒が担持された粒子状物質捕集用フィルタであるか、または粒子状物質の可溶有機成分を酸化するための酸化触媒である。 Preferably, the second oxidation catalyst is a filter for collecting particulate matter on which an oxidation catalyst is supported, or an oxidation catalyst for oxidizing a soluble organic component of the particulate matter.
本開示によれば、酸化触媒の診断精度を向上できる。 According to the present disclosure, the diagnostic accuracy of the oxidation catalyst can be improved.
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意すべきである。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited to the following embodiments.
図1は、本実施形態の構成を示す概略図である。内燃機関(エンジンともいう)1は、車両(図示せず)に搭載された多気筒エンジンである。本実施形態において、車両はトラック等の大型車両であり、これに搭載される車両動力源としてのエンジン1は直列4気筒ディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン1はガソリンエンジンであってもよい。
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the present embodiment. The internal combustion engine (also referred to as an engine) 1 is a multi-cylinder engine mounted on a vehicle (not shown). In the present embodiment, the vehicle is a large vehicle such as a truck, and the
なおエンジンは、車両以外の移動体、例えば船舶、建設機械、または産業機械に搭載されたものであってもよい。またエンジンは、移動体に搭載されたものでなくてもよく、定置式のものであってもよい。 The engine may be mounted on a moving body other than a vehicle, for example, a ship, a construction machine, or an industrial machine. Further, the engine does not have to be mounted on a moving body, and may be a stationary engine.
エンジン1は、エンジン本体2と、エンジン本体2に接続された吸気通路3および排気通路4と、ターボチャージャ14と、燃料噴射装置5とを備える。エンジン本体2は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
The
燃料噴射装置5は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射用インジェクタ7と、インジェクタ7に接続されたコモンレール8とを備える。インジェクタ7は、対応気筒の筒内に燃料を供給するための筒内インジェクタであり、本実施形態の場合、筒内に燃料を直接噴射する。コモンレール8は、インジェクタ7から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。
The
吸気通路3は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された吸気マニホールド10と、吸気マニホールド10の上流端に接続された吸気管11とにより主に画成される。吸気マニホールド10は、吸気管11から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管11には、上流側から順に、エアクリーナ12、エアフローメータ13、ターボチャージャ14のコンプレッサ14C、インタークーラ15、および電子制御式の吸気スロットルバルブ16が設けられる。エアフローメータ13は、エンジン1の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサであり、マスエアフロー(MAF)センサ等とも称される。
The
排気通路4は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された排気マニホールド20と、排気マニホールド20の下流側に接続された排気管21とにより主に画成される。排気マニホールド20は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管21、もしくは排気マニホールド20と排気管21の間には、ターボチャージャ14のタービン14Tが設けられる。
The
タービン14Tより下流側の排気通路4には、上流側から順に、酸化触媒22およびフィルタ23が設けられる。またフィルタ23より下流側の排気通路4には、上流側から順に、選択還元型NOx触媒24およびアンモニア酸化触媒26が設けられる。フィルタ23とNOx触媒24の間の排気通路4には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁25が設けられる。
An
酸化触媒22は、排気中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気を加熱昇温し、また排気中のNOをNO2に酸化する。
The
フィルタ23は、所謂連続再生式の触媒付きフィルタからなり、排気中に含まれる粒子状物質(PM(Particulate Matter))を捕集すると共に、捕集したPMを触媒作用により燃焼する。フィルタ23の担体には、捕集したPMを燃焼させるため酸化触媒が担持されている。そのためフィルタは一種の酸化触媒とみなせる。フィルタ23として、セラミックス製ハニカム担体の両端開口を交互に目封じした所謂ウォールフロータイプのフィルタが用いられる。
The
なお酸化触媒22およびフィルタ23は、それぞれ特許請求の範囲にいう第1酸化触媒および第2酸化触媒を形成する。
The
NOx触媒24は、添加弁25から添加された尿素水に由来するアンモニアをNOxと反応させて排気中のNOxを還元浄化する。アンモニア酸化触媒26は、NOx触媒24から排出された余剰アンモニアを酸化して浄化する。
The
酸化触媒22より上流側の排気通路4には排気管インジェクタ38が設けられる。排気管インジェクタ38は、後述する昇温制御時に排気通路4ないし排気管21内に燃料を噴射し得るものである。以下、こうした排気通路4内への燃料噴射を排気管噴射と称す。本実施形態では排気管インジェクタ38がタービン14Tの下流側に設けられているが、その設置位置は変更可能である。
An
エンジン1は排気再循環(EGR(Exhaust Gas Recirculation))装置30も備える。EGR装置30は、排気通路4内(特に排気マニホールド20内)の排気ガスの一部(EGRガスという)を吸気通路3内(特に吸気マニホールド10内)に還流させるためのEGR通路31と、EGR通路31を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ32と、EGRガスの流量を調節するためのEGR弁33とを備える。
The
車両には、エンジン1を制御するための制御装置が搭載されている。制御装置は、制御ユニット、回路要素(circuitry)もしくはコントローラをなす電子制御ユニット(ECU(Electronic Control Unit)という)100を含む。ECU100は、演算機能を有するCPU(Central Processing Unit)、記憶媒体であるROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)、入出力ポート、ならびにROMおよびRAM以外の記憶装置等を含む。ECU100は、筒内インジェクタ7、吸気スロットルバルブ16、添加弁25、EGR弁33および排気管インジェクタ38を制御するように構成され、プログラムされている。
The vehicle is equipped with a control device for controlling the
制御装置は、上述のエアフローメータ13に加えて以下のセンサ類も含む。すなわち、エンジンの回転速度、具体的には毎分当たりの回転数(rpm)を検出するための回転速度センサ40と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ41とが設けられる。また、酸化触媒22の入口排気温度を検出するための排気温センサ42と、酸化触媒22の出口排気温度を検出するための排気温センサ43と、フィルタ23の出口排気温度を検出するための排気温センサ44とが設けられている。また、フィルタ23の入口排気圧および出口排気圧の差圧を検出するための差圧センサ45が設けられている。これらセンサ類の出力信号はECU100に送られる。
The control device includes the following sensors in addition to the above-mentioned
なお、酸化触媒22の出口排気温度はフィルタ23の入口排気温度と同義であり、酸化触媒22の出口排気温度はNOx触媒24の入口排気温度と同義である。
The outlet exhaust temperature of the
ECU100は、酸化触媒22を診断する診断ユニットとしての機能も有する。以下、本実施形態の診断方法を説明する。
The
概してECU100は、酸化触媒22の出口排気温度を昇温させる昇温制御を実行すると共に、昇温制御の実行中にフィルタ23の出口排気温度に基づいて酸化触媒22を診断するように構成されている。
Generally, the
まず昇温制御について説明する。ECU100は、差圧センサ45により検出された差圧が所定の上限閾値以上に達したとき、フィルタ23のPM捕集量が満杯付近に達したとみなして、捕集PMを燃焼除去するために昇温制御を行う。この際、ECU100は、周知のポスト噴射を筒内インジェクタ7に実行させ、昇温用燃料としてのポスト噴射燃料を筒内インジェクタ7から噴射させる。すると、ポスト噴射燃料が酸化触媒22で燃焼し、酸化触媒22の出口排気温度が上昇する。この昇温された排気がフィルタ23に供給されることで、フィルタ23内でPMが燃焼除去される。そしてフィルタ23のPM捕集能が回復され、フィルタ23が再生される。
First, the temperature rise control will be described. When the differential pressure detected by the
昇温制御中、ECU100は、排気温センサ43により検出された酸化触媒22の出口排気温度が所定の目標温度に近づくよう、ポスト噴射量をフィードバック制御する。
During the temperature rise control, the
なおポスト噴射の代わりに、排気管インジェクタ38による排気管噴射を行ってもよい。
In addition, instead of the post injection, the exhaust pipe injection by the
次に、本実施形態の診断の原理を説明する。図2において、横軸は時間tであり、縦軸について、(A)はポスト噴射量の積算値(燃料積算値という)Q、(B)は酸化触媒22の入口排気温度T1、(C)は酸化触媒22の出口排気温度T2、(D)はフィルタ23の出口排気温度T3である。
Next, the principle of diagnosis of this embodiment will be described. In FIG. 2, the horizontal axis is time t, and on the vertical axis, (A) is the integrated value (referred to as fuel integrated value) Q of the post injection amount, and (B) is the inlet exhaust temperature T1 and (C) of the
時刻t0で昇温制御が開始された後、燃料積算値Qは次第に増加していく。そして入口排気温度T1は少しだけ上昇した後、一定値で安定する。 After the temperature rise control is started at time t0, the fuel integrated value Q gradually increases. Then, the inlet exhaust temperature T1 rises slightly and then stabilizes at a constant value.
出口排気温度T2は、昇温制御開始と同時に上昇し始め、やがて目標温度T2t(例えば600℃)に達して目標温度T2t付近に維持される。図中の実線aは正常な酸化触媒22の場合、破線bは異常な酸化触媒22の場合である。正常時の方が異常時よりも昇温速度が高く、早いタイミングで目標温度T2tに達する。これは、酸化触媒22がポスト噴射燃料をより高効率で燃焼できるからである。言い換えれば、ポスト噴射燃料が持つ熱量をより高効率で排気温度エネルギに変換できるからである。
The outlet exhaust temperature T2 starts to rise at the same time as the temperature rise control is started, eventually reaches the target temperature T2t (for example, 600 ° C.), and is maintained near the target temperature T2t. The solid line a in the figure is the case of the
ところで、本開示の着想前の比較例では、出口排気温度T2の上昇中のタイミングt1で酸化触媒22の診断が実行される。すなわちECU100は、燃料積算値Qが所定の閾値Qspに達した時(t1)に、出口排気温度T2の検出値を所定の閾値T2sと比較し、出口排気温度T2が閾値T2s以上のときには酸化触媒22を正常と判定し、出口排気温度T2が閾値T2s未満のときには酸化触媒22を異常と判定する。閾値T2sは、試験等を通じて予め設定された値である。例えば、正常と異常の境目の状態(基準状態、クライテリア状態)にある酸化触媒を用いて試験を行い、燃料積算値Qが閾値Qspに達した時の出口排気温度T2を、閾値T2sとして定めている。このように比較例では、出口排気温度T2が上昇中となるようなタイミングt1で診断を実行している。
By the way, in the comparative example before the idea of the present disclosure, the diagnosis of the
しかしこの方法だと、エンジンの運転状態や外部環境の変化等による出口排気温度T2の上昇の仕方のバラつきが比較的大きいため、必ずしも正確な診断結果を得られない欠点がある。 However, this method has a drawback that accurate diagnostic results cannot always be obtained because there is a relatively large variation in how the outlet exhaust temperature T2 rises due to changes in the operating state of the engine and the external environment.
すなわち、例えば運転手がアクセルペダルを頻繁に解除するような減速フューエルカットの多い運転方法を行うと、酸化触媒22がポスト噴射燃料により昇温される時間に比べ、酸化触媒22が外気で冷却される時間が長くなるため、出口排気温度T2が昇温され難くなり、正常なのに閾値T2sを下回る虞がある。また、寒冷地等で外気温が低かったり、雨雪環境下で酸化触媒22に雨雪が付着したりすると、それらにより酸化触媒22が顕著に冷却されるため、やはり出口排気温度T2が昇温され難くなり、正常なのに閾値T2sを下回る虞がある。
That is, for example, when a driver performs an operation method with many deceleration fuel cuts such as frequently releasing the accelerator pedal, the
こうした問題に対処するのは比較例では難しい。なぜなら、出口排気温度T2が上昇中という短い期間内の唯一のタイミングで診断を実行しているからである。仮にこうしたタイミングで、出口排気温度T2が上述の理由により低温側にズレてしまうと、異常と誤診断する虞があり、改善策が望まれる。 Dealing with these problems is difficult in comparative examples. This is because the diagnosis is performed at the only timing within a short period of time when the outlet exhaust temperature T2 is rising. If the outlet exhaust temperature T2 shifts to the low temperature side at such a timing due to the above-mentioned reason, there is a risk of erroneous diagnosis as an abnormality, and improvement measures are desired.
そこで本実施形態では、酸化触媒22の出口排気温度T2の代わりに、フィルタ23の出口排気温度T3に基づいて診断を実行する。ECU100は、昇温制御の実行中、酸化触媒22の出口排気温度T2が目標温度T2tに達した後のタイミングで、酸化触媒22の診断を実行する。なお出口排気温度T2が目標温度T2tに達するタイミングを、クライテリア状態の酸化触媒22の出口排気温度T2が目標温度T2tに達するタイミングと規定することができる。こうした診断タイミングは、図示例では、燃料積算値Qが所定の閾値Qsに達したタイミングt2が該当する。すなわち燃料積算値Qが閾値Qsに達した時に上記の診断タイミングとなるよう、閾値Qsが予め定められている。
Therefore, in the present embodiment, the diagnosis is executed based on the outlet exhaust temperature T3 of the
なおこの診断タイミングは、クライテリア状態の酸化触媒22を用いたときのフィルタ23の出口排気温度T3が上昇から安定に転じるタイミングよりも後のタイミングであるのが好ましい。
It is preferable that the diagnostic timing is later than the timing at which the outlet exhaust temperature T3 of the
図2(D)においても、実線cは正常な酸化触媒22の場合、破線dは異常な酸化触媒22の場合を示す。まず正常な酸化触媒22の場合、フィルタ23の出口排気温度T3は酸化触媒22の出口排気温度T2よりも遅れて上昇し始める。そして酸化触媒22の出口排気温度T2が目標温度T2t付近で安定するようになると、これに対応して、フィルタ23の出口排気温度T3も安定するようになる。但し、燃料積算値Qの増加と共に供給熱量が増加するため、フィルタ23の出口排気温度T3はゆっくりと上昇し、その後一定となる。
Also in FIG. 2D, the solid line c shows the case of the
フィルタ23に流入した排気の熱が、比較的大きい熱容量のフィルタ23に奪われる一方で、フィルタ23内ではPMが燃焼するため発熱する。概して前者の放熱量は後者の発熱量より大きい。そのため、これらの熱の授受を総合した結果、酸化触媒22の正常時では、フィルタ23の出口排気温度T3が酸化触媒22の出口排気温度T2以下か、それより少しだけしか高くならない傾向にある。図示するように、酸化触媒22の出口排気温度T2が目標温度T2t付近で一定の場合、フィルタ23の出口排気温度T3(実線c)は、目標温度T2t以下かそれより少しだけしか高くならない傾向にある。
The heat of the exhaust gas flowing into the
しかし、酸化触媒22の異常時だと、酸化触媒22でポスト噴射燃料を燃焼し切るのが困難となる。このため、酸化触媒22で燃焼し切れなかったポスト噴射燃料、すなわちHCが、フィルタ23に流入し、フィルタ23内で燃焼する。このため、この燃焼による発熱量が加わって、フィルタ23の出口排気温度T3がより高くなる。酸化触媒22の異常時では、フィルタ23の出口排気温度T3が酸化触媒22の出口排気温度T2よりも顕著に高くなる傾向にある。図示するように、酸化触媒22の出口排気温度T2が目標温度T2t付近で一定の場合、フィルタ23の出口排気温度T3(破線d)は、目標温度T2tよりも顕著に高くなる傾向にある。
However, when the
そこで本実施形態では、この特性を利用し、フィルタ23の出口排気温度T3に基づいて酸化触媒22を診断する。より具体的な診断方法は次の通りである。
Therefore, in the present embodiment, the
まず第1の診断方法について、ECU100は、フィルタ23の出口排気温度T3が所定の閾値T3s以上であるときに酸化触媒22を異常と診断する。具体的にはECU100は、診断タイミングt2において出口排気温度T3の検出値を閾値T3sと比較し、検出値が閾値T3s以上であれば酸化触媒22を異常と診断し、検出値が閾値T3s未満であれば酸化触媒22を正常と診断する。
First, regarding the first diagnostic method, the
この第1の診断方法によれば、酸化触媒22の異常時にフィルタ23の出口排気温度T3が顕著に高くなる特性を利用して、酸化触媒22を好適に診断できる。
According to this first diagnostic method, the
ここでECU100は、昇温制御の実行中に供給された昇温用燃料の積算値すなわち燃料積算値Qに基づいて閾値T3sを設定する。具体的には、燃料積算値Qと閾値T3sの関係(図2(D)に一点鎖線eで示す)を規定したマップ(関数でもよい。以下同様)が予めECU100に記憶される。そしてECU100は、実際の燃料積算値Qに対応した閾値T3sをマップから算出する。燃料積算値Qが増加するほど、フィルタ23への供給熱量が増加するので、フィルタ出口排気温度T3は増加する傾向にある。従ってこの傾向に合わせて、閾値T3sも、燃料積算値Qが増加するほど増加するように設定している。またマップは、クライテリア状態の酸化触媒を用いたときの燃料積算値Qとフィルタ出口排気温度T3の関係に基づいて作成されている。
Here, the
こうした閾値T3sを用いることにより、燃料積算値Qに応じて変化する出口排気温度T3に見合った最適な閾値T3sを用いることができ、診断精度を向上することができる。 By using such a threshold value T3s, it is possible to use an optimum threshold value T3s corresponding to the outlet exhaust temperature T3 that changes according to the fuel integrated value Q, and the diagnostic accuracy can be improved.
次に第2の診断方法について、ECU100は、フィルタ23の出口排気温度T3と入口排気温度(すなわち酸化触媒22の出口排気温度)T2の温度差ΔT32が所定の閾値ΔT32s以上であるときに酸化触媒22を異常と診断する。具体的にはECU100は、診断タイミングt2において出口排気温度T3の検出値から入口排気温度T2の検出値を減じて温度差ΔT32を算出し、温度差ΔT32を閾値ΔT32sと比較する。温度差ΔT32が閾値ΔT32s以上であれば酸化触媒22を異常と診断し、温度差ΔT32が閾値ΔT32s未満であれば酸化触媒22を正常と診断する。
Next, regarding the second diagnostic method, the
ここでもECU100は、燃料積算値Qに基づいて閾値ΔT32sを設定する。具体的にはECU100は、前述の方法で算出した閾値T3sから入口排気温度T2の検出値を減じて閾値ΔT32sを算出する。
Here, too, the
酸化触媒22の異常時には、フィルタ23の出口排気温度T3と入口排気温度T2の温度差ΔT32も大きくなる。従って第2の診断方法によれば、この特性を利用して酸化触媒22を好適に診断できる。特に、フィルタ23の入口排気温度T2はフィードバック制御によりほぼ一定とされるが、エンジン運転状態等の変化に応じて微妙に変動する。第2の診断方法によれば、この変動するフィルタ23の入口排気温度T2との差を用いて診断を行うため、診断精度を向上できる。
When the
なお、燃料積算値Qと閾値ΔT32sの関係を規定したマップを予め記憶しておき、このマップを使用して、燃料積算値Qに対応した閾値ΔT32sを算出してもよい。 A map defining the relationship between the fuel integrated value Q and the threshold value ΔT32s may be stored in advance, and the threshold value ΔT32s corresponding to the fuel integrated value Q may be calculated using this map.
次に第3の診断方法について、ECU100は、第1の診断方法により異常とされる状態、すなわち出口排気温度T3が閾値T3s以上の状態であるときの累積時間を計算する。このときECU100は、当該状態が連続的に起きれば累積時間を連続的に増加させ、当該状態が間欠的に起きれば累積時間を間欠的に増加させる。そして累積時間が所定の時間閾値以上となったとき、酸化触媒22を異常と診断する。累積時間の計算は昇温制御終了(すなわちフィルタ再生終了)まで実行可能である。従って昇温制御終了までに累積時間が時間閾値以上となれば、酸化触媒22が異常と診断されることとなる。
Next, with respect to the third diagnostic method, the
この第3の診断方法によれば、異常とされる状態が時間閾値以上継続した場合に限って異常と診断するので、本来正常なのにエンジン運転状態の変化等により一時的に見掛け上異常となったときに異常と誤診断するのを抑制でき、診断精度を向上できる。 According to this third diagnostic method, an abnormality is diagnosed only when the abnormal state continues for more than the time threshold. Therefore, although it is originally normal, it temporarily becomes apparently abnormal due to a change in the engine operating state or the like. Occasionally, it is possible to suppress erroneous diagnosis as an abnormality and improve the accuracy of diagnosis.
代替的に、第2の診断方法により異常とされる状態、すなわち温度差ΔT32が閾値ΔT32s以上の状態であるときの累積時間を計算し、この累積時間が所定の時間閾値以上となったとき酸化触媒22を異常と診断してもよい。
Alternatively, the cumulative time when the state made abnormal by the second diagnostic method, that is, the state where the temperature difference ΔT32 is equal to or greater than the threshold value ΔT32s is calculated, and when the cumulative time becomes equal to or greater than the predetermined time threshold value, oxidation occurs. The
さて、本実施形態の診断方法によれば、酸化触媒22の出口排気温度T2が上昇中の短い期間内ではなく、酸化触媒22の出口排気温度T2が目標温度T2tに達した後の長い期間内で診断が実行される。図2には便宜上、後者の期間のうちの初期の一部のみが記載されているが、実際には後者の期間は図示の期間の何倍にも及ぶ。しかもこの期間ではフィルタ23の出口排気温度T3が安定しており、その安定した長い期間内の任意のタイミング(例えばt2)で診断が実行可能である。よって、エンジンの運転状態や外部環境の変化等により、出口排気温度T2の上昇の仕方が大きくバラついた場合でも、それとは無関係に、正確な診断結果を得ることができる。それ故、酸化触媒22の診断精度を向上することが可能である。
By the way, according to the diagnostic method of the present embodiment, not within a short period during which the outlet exhaust temperature T2 of the
なお、第4の診断方法として、酸化触媒22の出口排気温度T2が目標温度T2tに達した後の複数のタイミング(例えばt2とt3)で診断を行い、それら診断結果を考慮して総合診断を行ってもよい。例えば、複数タイミングで行った診断の結果が全て異常だった場合、あるいは50%以上の確率で異常だった場合、総合診断の結果を異常としてもよい。
As a fourth diagnostic method, diagnosis is performed at a plurality of timings (for example, t2 and t3) after the outlet exhaust temperature T2 of the
あるいは第5の診断方法として、前述の比較例の診断も予備診断として併せて実行し、その診断結果にも基づいて総合診断を行ってもよい。例えば、比較例の診断の結果が異常で、第1〜第4の診断方法のいずれかの診断(本診断という)の結果も異常である場合、総合診断の結果を異常としてもよい。 Alternatively, as a fifth diagnostic method, the diagnosis of the above-mentioned comparative example may also be performed as a preliminary diagnosis, and a comprehensive diagnosis may be performed based on the diagnosis result. For example, when the result of the diagnosis of the comparative example is abnormal and the result of the diagnosis of any of the first to fourth diagnostic methods (referred to as the main diagnosis) is also abnormal, the result of the comprehensive diagnosis may be abnormal.
これらによれば、複数の診断結果に基づいて総合診断を行うので、診断精度を一層向上することができる。 According to these, since the comprehensive diagnosis is performed based on a plurality of diagnosis results, the diagnosis accuracy can be further improved.
次に、ECU100が実行する診断処理の内容を説明する。まず図3を参照して、第1の診断方法に基づく診断処理の内容を説明する。図示するルーチンはECU100により所定の演算周期τ(例えば10msec)毎に繰り返し実行される。
Next, the contents of the diagnostic processing executed by the
まずステップS101で、ECU100は、昇温制御開始時から積算された燃料積算値Qが所定の閾値Qs以上に達したか否かを判断する。達してない場合には、まだ診断タイミングでないとしてルーチンを終了する。他方、達した場合にはステップS102に進む。
First, in step S101, the
ステップS102でECU100は、燃料積算値Qに対応した閾値T3sを所定のマップから算出する。
In step S102, the
次いでステップS103で、ECU100は、出口排気温度T3の検出値を閾値T3sと比較する。検出値が閾値T3s未満であるときは、ルーチンを終了する。これにより実質的に酸化触媒22は正常と診断される。
Next, in step S103, the
他方、検出値が閾値T3s以上であるときは、ステップS104に進んで酸化触媒22を異常と診断する。このときECU100は図示しない警告装置(例えば警告灯)を起動させ、必要な点検整備を運転手に促す(以下においても同様)。
On the other hand, when the detected value is equal to or higher than the threshold value T3s, the process proceeds to step S104 to diagnose the
次に図4を参照して、第2の診断方法に基づく診断処理の内容を説明する。まずステップS201でECU100は、ステップS101と同様、燃料積算値Qが閾値Qs以上に達したか否かを判断する。達してなければルーチンを終了し、達した場合にはステップS202に進む。
Next, the contents of the diagnostic process based on the second diagnostic method will be described with reference to FIG. First, in step S201, the
ステップS202でECU100は、燃料積算値Qに対応した閾値ΔT32sを前述の方法により算出する。
In step S202, the
次いでステップS203で、ECU100は、前述の方法により算出した温度差ΔT32を閾値ΔT32sと比較する。温度差ΔT32が閾値ΔT32s未満であればルーチンを終了し、温度差ΔT32が閾値ΔT32s以上であればステップS204に進んで酸化触媒22を異常と診断する。
Next, in step S203, the
次に図5を参照して、第3の診断方法に基づく診断処理の内容を説明する。ここでは第2の診断方法との組み合わせを説明するが、第1の診断方法との組み合わせに容易に変形できることが当業者に認識可能であろう。 Next, the content of the diagnostic process based on the third diagnostic method will be described with reference to FIG. Although the combination with the second diagnostic method will be described here, those skilled in the art will recognize that the combination with the first diagnostic method can be easily transformed.
まずステップS301でECU100は、ステップS101と同様、燃料積算値Qが閾値Qs以上に達したか否かを判断する。達してなければルーチンを終了し、達した場合にはステップS302に進む。
First, in step S301, the
ステップS302でECU100は、燃料積算値Qに対応した閾値ΔT32sを前述の方法により算出する。
In step S302, the
次いでステップS303で、ECU100は、前述の方法により算出した温度差ΔT32を閾値ΔT32sと比較する。温度差ΔT32が閾値ΔT32s未満であればルーチンを終了し、温度差ΔT32が閾値ΔT32s以上であればステップS304に進む。
Next, in step S303, the
ステップS304でECU100は、ΔT32≧ΔT32sとなっている時間の累積値もしくは積算値である累積時間tAを計算する。累積時間の今回値をtAn、前回値をtAnー1とすると、累積時間の今回値は式:tAn=tAnー1+τから計算される。
In step S304, the
次いでステップS305でECU100は、累積時間tAを所定の時間閾値tAsと比較する。累積時間tAが時間閾値tAs未満であればルーチンを終了し、累積時間tAが時間閾値tAs以上であればステップS306に進んで酸化触媒22を異常と診断する。
Then, in step S305, the
このルーチンによれば、ステップS303でΔT32≧ΔT32sとなる度にステップS304で累積時間tAが積算される。そしてこの累積時間tAが時間閾値tAs以上に達する前は、ステップS305がノーとなるので、酸化触媒22はまだ異常と診断されない(実質的に正常と診断される)。累積時間tAが時間閾値tAs以上に達した時点でステップS305がイエスとなり、酸化触媒22が異常と診断される。
According to this routine, the cumulative time tA is accumulated in step S304 every time ΔT32 ≧ ΔT32s in step S303. Then, before the cumulative time tA reaches the time threshold tAs or more, step S305 is no, so that the
次に図6を参照して、第4の診断方法に基づく診断処理の内容を説明する。ここでは第1の診断方法との組み合わせを説明するが、第2または第3の診断方法との組み合わせに容易に変形できることが当業者に認識可能であろう。 Next, the content of the diagnostic process based on the fourth diagnostic method will be described with reference to FIG. Although the combination with the first diagnostic method will be described here, those skilled in the art will recognize that the combination with the second or third diagnostic method can be easily transformed.
まずステップS401で、ECU100は、燃料積算値Qが第1閾値Qs1(=Qs、図2参照)以上に達したか否かを判断する。達してない場合にはルーチンを終了し、達した場合にはステップS402に進む。
First, in step S401, the
ステップS402でECU100は、燃料積算値Qが、第1閾値Qs1より高い第2閾値Qs2(図2参照)以上に達したか否かを判断する。達してない場合にはステップS403に進み、達した場合にはステップS408に進む。
In step S402, the
ステップS403に進んだ場合、ECU100は、燃料積算値Qに対応した第1閾値T3s1をマップから算出する。そしてステップS404において、出口排気温度T3の検出値を第1閾値T3s1と比較する。検出値が第1閾値T3s1未満であるときにはステップS406に進む。他方、検出値が第1閾値T3s1以上であるときにはステップS405に進んで、酸化触媒22が異常である旨を暫定的に示す異常フラグ1がオンされる。そしてステップS406に進む。
When the process proceeds to step S403, the
一方、ステップS408に進んだ場合、ECU100は、燃料積算値Qに対応した第2閾値T3s2をマップから算出する。そしてステップS409において、出口排気温度T3の検出値を第2閾値T3s2と比較する。検出値が第2閾値T3s2未満であるときにはステップS406に進む。他方、検出値が第2閾値T3s2以上であるときにはステップS410に進んで、酸化触媒22が異常である旨を暫定的に示す異常フラグ2がオンされる。そしてステップS406に進む。
On the other hand, when the process proceeds to step S408, the
ステップS406においてECU100は、異常フラグ1と異常フラグ2の両方がオンか否かを判断する。両方がオンでない場合、すなわち両方がオフか一方のみがオンの場合にはルーチンを終了する。他方、両方がオンの場合にはステップS407で、総合診断の結果として、酸化触媒22を異常と診断する。
In step S406, the
なお、異常フラグ1と異常フラグ2のいずれか一方がオンの場合に総合診断の結果として異常と診断してもよい。また、診断タイミングと異常フラグの数を増やし、より多くの個別診断の結果に基づいて総合診断を行ってもよい。
When either the
次に、第5の診断方法の診断処理の内容を説明する。まず図7を参照して、第5の診断方法に組み合わされる比較例の診断処理、すなわち予備診断の診断処理の内容を説明する。 Next, the content of the diagnostic process of the fifth diagnostic method will be described. First, with reference to FIG. 7, the contents of the diagnostic process of the comparative example combined with the fifth diagnostic method, that is, the diagnostic process of the preliminary diagnosis will be described.
まずステップS501で、ECU100は、燃料積算値Qが所定の閾値Qsp(図2参照)以上に達したか否かを判断する。この閾値Qspは前述の閾値Qsよりも低い値であり、酸化触媒22の出口排気温度T2が目標温度T2tに到達する前の上昇中の期間に対応するような値である。達してない場合にはルーチンを終了し、達した場合にはステップS502に進む。
First, in step S501, the
ステップS502でECU100は、酸化触媒22の出口排気温度T2の検出値を所定の閾値T2sと比較する。検出値が閾値T2s以上であるときはルーチンを終了し、検出値が閾値T3s未満であるときは、ステップS503に進んで酸化触媒22を異常と診断する。これにより予備診断の結果として、検出値が閾値T2s以上であるときには酸化触媒22が正常と診断され、検出値が閾値T2s未満であるときには酸化触媒22が異常と診断される。
In step S502, the
なおここでは出口排気温度T2を閾値T2sと比較して診断したが、代替的に、出口排気温度T2と入口排気温度T1の温度差ΔT21=T2−T1を所定の閾値ΔT21sと比較して診断してもよい。この場合、ΔT21≧ΔT21sのとき正常、ΔT21<ΔT21sのとき異常と診断する。 Here, the outlet exhaust temperature T2 is diagnosed by comparing it with the threshold value T2s, but instead, the temperature difference ΔT21 = T2-T1 between the outlet exhaust temperature T2 and the inlet exhaust temperature T1 is diagnosed by comparing it with the predetermined threshold value ΔT21s. You may. In this case, it is diagnosed as normal when ΔT21 ≧ ΔT21s and abnormal when ΔT21 <ΔT21s.
次に、予備診断の結果と、第1〜第4の診断方法のいずれかによる本診断の結果とに基づく総合診断の診断処理の内容を、図8を参照して説明する。 Next, the content of the diagnostic process of the comprehensive diagnosis based on the result of the preliminary diagnosis and the result of the main diagnosis by any of the first to fourth diagnostic methods will be described with reference to FIG.
ステップS601でECU100は、本診断が終了したか否かを判断する。終了してなければルーチンを終了し、終了してればステップS602に進む。
In step S601, the
ステップS602でECU100は、予備診断の結果が異常であるか否かを判断する。異常でなければルーチンを終了し、異常であればステップS603に進む。
In step S602, the
ステップS603でECU100は、本診断の結果が異常であるか否かを判断する。異常でなければルーチンを終了し、異常であればステップS604に進む。
In step S603, the
ステップS604でECU100は、総合診断の結果として、酸化触媒22を異常と診断する。このように予備診断と本診断の両方の結果が異常であるときに異常との総合診断を行う。
In step S604, the
他方、予備診断と本診断の少なくとも一方の結果が異常でないときには、実質的に正常との総合診断が行われる。 On the other hand, when the results of at least one of the preliminary diagnosis and the main diagnosis are not abnormal, a comprehensive diagnosis of substantially normal is performed.
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, various other embodiments and modifications of the present disclosure can be considered.
(1)例えば第2酸化触媒として、フィルタ23の代わりに、SOF酸化触媒を用いてもよい。SOF酸化触媒とは、PMの可溶有機成分(SOF(Soluble Organic Fraction))を酸化するための酸化触媒である。このSOF酸化触媒もフィルタ23と同様にHCを酸化する機能を有するため、本開示の診断方法を好適に適用可能である。
(1) For example, as the second oxidation catalyst, a SOF oxidation catalyst may be used instead of the
(2)当然ながら第2酸化触媒として、通常の酸化触媒を用いてもよい。 (2) As a matter of course, a normal oxidation catalyst may be used as the second oxidation catalyst.
(3)昇温制御は、フィルタ23の再生のみならず、他の任意の目的のために実行可能である。
(3) The temperature rise control can be performed not only for the regeneration of the
本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示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 embodiments of the present disclosure are not limited to the above-described embodiments, and all modifications, applications, and equivalents included in the ideas of the present disclosure defined by the scope of claims are included in the present disclosure. Therefore, this disclosure should not be construed in a limited way and can be applied to any other technique that belongs within the scope of the ideas of this disclosure.
1 内燃機関(エンジン)
4 排気通路
7 インジェクタ
22 酸化触媒(第1酸化触媒)
23 フィルタ(第2酸化触媒)
38 排気管インジェクタ
42,43,44 排気温センサ
100 電子制御ユニット(ECU)
1 Internal combustion engine (engine)
4
23 Filter (second oxidation catalyst)
38
Claims (8)
前記第1酸化触媒の出口排気温度を昇温させる昇温制御を実行すると共に、昇温制御の実行中に前記第2酸化触媒の出口排気温度に基づいて前記第1酸化触媒を診断するように構成された制御ユニットと、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The first oxidation catalyst and the second oxidation catalyst provided in order from the upstream side in the exhaust passage of the internal combustion engine,
The temperature rise control for raising the outlet exhaust temperature of the first oxidation catalyst is executed, and the first oxidation catalyst is diagnosed based on the outlet exhaust temperature of the second oxidation catalyst during the execution of the temperature rise control. With the configured control unit
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, which comprises.
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit diagnoses the first oxidation catalyst as abnormal when the outlet exhaust temperature of the second oxidation catalyst is equal to or higher than a predetermined threshold value.
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit diagnoses the first oxidation catalyst as abnormal when the temperature difference between the outlet exhaust temperature and the inlet exhaust temperature of the second oxidation catalyst is equal to or more than a predetermined threshold value. Purification device.
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 In the control unit, the cumulative time in which the outlet exhaust temperature of the second oxidation catalyst is equal to or higher than a predetermined threshold is equal to or longer than a predetermined time threshold, or the outlet exhaust temperature and inlet exhaust temperature of the second oxidation catalyst are equal to or higher. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the first oxidation catalyst is diagnosed as abnormal when the cumulative time in a state where the temperature difference is equal to or greater than a predetermined threshold is equal to or greater than a predetermined time threshold.
請求項2〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4, wherein the control unit sets the threshold value based on the integrated value of the temperature raising fuel supplied during the execution of the temperature rising control.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Any one of claims 1 to 5, wherein the control unit executes the diagnosis of the first oxidation catalyst after the outlet exhaust temperature of the first oxidation catalyst reaches a predetermined target temperature during execution of the temperature rise control. Exhaust gas purification device for internal combustion engine described in.
請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The control unit executes a preliminary diagnosis of the first oxidation catalyst at a timing before the outlet exhaust temperature of the first oxidation catalyst reaches the target temperature, and based on the result of this preliminary diagnosis, the first oxidation catalyst The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the diagnosis is performed.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The second oxidation catalyst is either a filter for collecting particulate matter on which an oxidation catalyst is carried, or an oxidation catalyst for oxidizing a soluble organic component of the particulate matter, according to any one of claims 1 to 7. The exhaust purification device for an internal combustion engine according to item 1.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20190712 |