JP2010190203A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device provided in an exhaust passage of an internal combustion engine.
内燃機関から排出される排気ガスを浄化するために、吸着浄化触媒を内蔵する排気浄化装置が内燃機関の排気通路に設けられる。排気ガスの浄化率を一定以上に保つためには、吸着浄化触媒の異常検出が必要である。このため、吸着浄化触媒の上流側と下流側に酸素センサや空燃比センサを設け、これらのセンサの検出信号を用いて異常診断することが行われている(たとえば、例えば、特許文献1〜3等参照)。
In order to purify the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, an exhaust purification device incorporating an adsorption purification catalyst is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. In order to keep the exhaust gas purification rate above a certain level, it is necessary to detect abnormality of the adsorption purification catalyst. For this reason, oxygen sensors and air-fuel ratio sensors are provided upstream and downstream of the adsorption purification catalyst, and abnormality diagnosis is performed using detection signals of these sensors (for example,
吸着浄化触媒の異常診断に酸素センサを用いた場合には、吸着浄化触媒の上流側および下流側でリッチ/リーン雰囲気を検出することにより、吸着浄化触媒の吸着・離脱性能や酸素吸蔵能を推定して吸着浄化触媒をモニターする。この場合に、酸素センサが正常に動作しているかも検出する必要がある。そのためには、たとえば、排気通路に空燃比がリッチなガスを一時的に流し、酸素センサからそれに応じた出力が得られるかを検出する。 When an oxygen sensor is used to diagnose an abnormality of the adsorption purification catalyst, the adsorption / desorption performance and oxygen storage capacity of the adsorption purification catalyst are estimated by detecting the rich / lean atmosphere upstream and downstream of the adsorption purification catalyst. Then, the adsorption purification catalyst is monitored. In this case, it is necessary to detect whether the oxygen sensor is operating normally. For this purpose, for example, a gas having a rich air-fuel ratio is temporarily allowed to flow through the exhaust passage, and it is detected whether an output corresponding to the oxygen sensor can be obtained.
ところで、排気通路に空燃比がリッチなリッチガスを流すと、炭化水素(HC)が外部に排出されてしまう。すなわち、酸素センサの異常を検出するには、空燃比をアクティブに制御する必要があるため、外部に排出されるエミッションが増加するという問題がある。 By the way, if a rich gas having a rich air-fuel ratio is caused to flow through the exhaust passage, hydrocarbons (HC) are discharged to the outside. That is, in order to detect an abnormality of the oxygen sensor, it is necessary to actively control the air-fuel ratio, so that there is a problem that the emission discharged to the outside increases.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、エミッションを増加させることなく空燃比センサの異常を検出することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can detect an abnormality of an air-fuel ratio sensor without increasing emissions.
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられた吸着触媒と、前記排気通路の前記吸着触媒の少なくとも下流側に設けられ、ヒータを内蔵する空燃比センサと、前記内燃機関の始動前に前記ヒータを作動させて前記空燃比センサを活性化させ、内燃機関の始動時の排気ガスに対する前記空燃比センサの検出信号に基づいて、前記空燃比センサの異常を検出する異常検出手段とを有することを特徴とする。 An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes an adsorption catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, an air-fuel ratio sensor provided at least downstream of the adsorption catalyst in the exhaust passage, and including a heater, Before starting the internal combustion engine, the heater is activated to activate the air-fuel ratio sensor, and the abnormality of the air-fuel ratio sensor is detected based on the detection signal of the air-fuel ratio sensor with respect to the exhaust gas at the start of the internal combustion engine. And an abnormality detection means.
本発明によれば、空燃比がリッチなガスが排出される内燃機関の始動開始時または直後における排気ガスの空燃比を空燃比センサで検出し、この検出信号を用いて空燃比センサの異常を検出するので、エミッションを抑制しつつ空燃比センサの異常検出が可能となる。 According to the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas at the start or immediately after the start of the internal combustion engine from which the gas with rich air-fuel ratio is discharged is detected by the air-fuel ratio sensor, and the abnormality of the air-fuel ratio sensor is detected using this detection signal. Therefore, the abnormality of the air-fuel ratio sensor can be detected while suppressing emissions.
以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用された内燃機関システムの一例を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an internal combustion engine system to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied.
この内燃機関システムは、内燃機関10と、内燃機関本体10の排気系に接続された排気通路20と、この排気通路20に上流側から順に設けられた三元触媒30および吸着触媒40と、吸着触媒40の上流側と下流側に設けられた空燃比センサとしてのO2センサ60A,60Bと、三元触媒30の上流側に設けられたA/Fセンサ70と、車両のドアに設けられたドアカーテシスイッチ80と、電子制御ユニット(以下、ECUという)100とを含む。
This internal combustion engine system includes an
内燃機関10は、図示しない燃焼室の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室内でピストンを往復移動させることにより動力を発生する。また、車両用多気筒エンジン(例えば4気筒ガソリンエンジン)である。
The
三元触媒30は、排気ガス中のNOx、HC、CO等の物質を還元・酸化によって浄化する周知の装置であり、ガソリンと酸素が完全燃焼し、酸素が余らない理論空燃比付近において効率良く還元・酸化が行われる。
The three-
吸着触媒40は、三元触媒30で浄化されずに通過したHC等の物質を吸着し、これを酸化する機能を有している。
The
O2センサ60A,60Bは、吸着触媒40の吸着および酸化性能を検出してその劣化判断をするために、吸着触媒40の上流側と下流側における排気ガスの空燃比を検出し、検出信号をECU100へ出力する。O2センサ60A,60Bには、ヒータが内蔵されており、このヒータに通電することにより、O2センサ60A,60Bが加熱されて活性化し、空燃比を検出可能となる。
The O 2 sensors 60A and 60B detect the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream and downstream of the
A/Fセンサ70は、内燃機関10の空燃比制御等のために、排気ガスの空燃比を検出し、検出信号をECU100へ出力する。
The A /
ドアカーテシスイッチ80は、車両のドアの開閉を検出し、検出信号をECU100へ出力する。
ECU100は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)等のバックアップ用メモリ、A/D変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路、駆動回路等を含む出力インターフェース回路を含むハードウエアと所要のソフトウエアで構成される。このECU100は、内燃機関10の各気筒に対して設けられた点火プラグ、燃料噴射弁、スロットルバルブ等を制御可能に構成され、これらを制御することにより点火時期、空燃比及び燃料噴射時期を制御する。さらに、ECU100は、上記したように、O2センサ60A,60Bからの信号に基づいて吸着触媒40の劣化を判断する。この吸着触媒40の劣化判断の際に、後述するように、O2センサ60A,60Bの異常検出処理を実行する。
The
図2は、内燃機関10の始動時における、車速、エンジン回転数、O2センサ60A,60Bの出力およびA/Fセンサ70の出力の一例を示すグラフである。図2に示すように、ECU100は、内燃機関10の始動時に、内燃機関10に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する。これにより、エンジン回転数が所定回転数を超える。このとき、O2センサ60A,60Bの出力およびA/Fセンサ70からは、空燃比がリッチなことを示すリッチ信号が出力される。その後、ECU100は、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御する。これにより、リッチ一定の回転数が維持される。このとき、O2センサ60A,60Bの出力およびA/Fセンサ70からは、空燃比がリーンなことを示すリーン信号が出力される。
FIG. 2 is a graph showing an example of the vehicle speed, the engine speed, the outputs of the O 2 sensors 60A and 60B, and the output of the A /
本発明では、図2に示したような、内燃機関10の始動時および始動直後の空燃比の変化を利用して、O2センサ60A,60Bの異常を検出する。
In the present invention, the abnormality of the O 2 sensors 60A and 60B is detected by utilizing the change in the air-fuel ratio at the start of the
図3は、ECU100によるO2センサ60A,60Bの異常検出処理の一例を示すフローチャートである。図3に示す処理ルーチンは、例えば、所定時間毎に実行される。また、ECU100は、内燃機関10が駆動されていない状態においても、一部の機能はバッテリーにより作動している。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of an abnormality detection process of the O 2 sensors 60A and 60B by the
まず、ドアカーテシスイッチ80からの信号に基づいて、車両のドアが開操作されたかを判断する(ステップS1)。車両のドアが開操作されていない場合には、処理を終了する。
First, based on a signal from the
車両のドアが開操作されたと判断した場合には、ECU100の機能の全てを起動する(ステップS2)。
If it is determined that the vehicle door has been opened, all the functions of the
次いで、エンジン冷却水温が所定温度Taより低く、かつ、エンジン冷却水温と吸気温度との差が所定温度Tbよりも小さいかを判断する(ステップS3)。この処理は、内燃機関10が冷間状態か、あるいは、既に暖機状態にあるのかを判断するためである。なお、内燃機関10が冷間状態にあるかを判断できれば、これら以外のパラメータを判断に用いることも可能である。
Next, it is determined whether the engine coolant temperature is lower than a predetermined temperature Ta and the difference between the engine coolant temperature and the intake air temperature is smaller than a predetermined temperature Tb (step S3). This process is for determining whether the
ステップS3において、既に、暖機状態にあると判断した場合には、内燃機関10を始動させたのち(ステップS16)、処理を終了する。ステップS3において、内燃機関10が冷間状態にあると判断した場合には、前回のトリップ終了時の三元触媒30の推定温度α及び吸着触媒40の推定温度βと、前回のトリップ終了時から今回の始動時までに経過した時間に応じた経過時間係数Kとの積がそれぞれ所定温度Td,Teよりも低いかを判断する(ステップS4)。すなわち、前回のトリップ終了時における三元触媒30および吸着触媒40の温度が今回の始動時までに十分に下がっているかを判断する。
If it is determined in step S3 that the engine is already warmed up, the
ステップS4において、三元触媒30および吸着触媒40の温度が今回の始動時までに十分に下がっていないと判断した場合には、内燃機関10を始動させたのち(ステップS16)、処理を終了する。三元触媒30および吸着触媒40の温度が今回の始動時までに十分に下がっていると判断した場合には、前回のトリップ終了時の吸着触媒40の推定温度βが所定温度Tfよりも低いかを判断する(ステップS5)。すなわち、前回のトリップ終了時の吸着触媒40の温度がHCを吸着浄化可能な状態まで上昇していたかを判断する。前回のトリップ終了時の吸着触媒40の温度がHCを吸着浄化可能な状態まで上昇していなかった場合には、O2センサの異常判定を行わず、内燃機関10を始動させたのち(ステップS16)、処理を終了する。これにより、後述するO2センサの加熱処理(プレヒート)に要する電力を低減する。
If it is determined in step S4 that the temperatures of the three-
ステップS5において、前回のトリップ終了時の吸着触媒40の温度がHCを吸着浄化可能な状態まで上昇していないと判断した場合には、O2センサ60A,60Bのプレヒートを実行し(ステップ6)、その後、エンジンを始動する(ステップS7)。なお、O2センサ60A,60Bに加えてA/Fセンサ70もプレヒートする。
If it is determined in step S5 that the temperature of the
次いで、A/Fセンサ70からの信号が所定値V1よりも小さいかを判断する(ステップS8)。すなわち、エンジン始動時に吸着触媒40の下流側のO2センサ60Bにより、リッチ信号を確実に検出できるA/Fセンサ70からの信号に基づいて確認する。すなわち、A/Fセンサ70からの信号が所定値V1よりも小さいと、O2センサ60Bがリッチ信号を確実に検出できると判断する。
Next, it is determined whether the signal from the A /
ステップS8において、A/Fセンサ70からの信号が所定値V1よりも大きい場合には、O2センサ60Bがリッチ信号を検出できないと判断して、処理を終了する。O2センサ60Bがリッチ信号を確実に検出できると判断した場合には、O2センサ60Bの出力が所定値X1よりも大きいかを判断する(ステップS9)。すなわち、O2センサ60Bの出力がリッチレベルであるかを判断する。このとき、上流側のO2センサ60Aの出力がリッチレベルであるかを同時に判断してもよい。
In step S8, when the signal from the A /
ステップS9において、O2センサ60Bの出力がリッチレベルに達していない場合には、O2センサ60Bのリッチ出力異常と判断する(ステップS15)。このとき、O2センサ60Bの出力がリッチレベルに達し、O2センサ60Aの出力がリッチレベルに達していない場合には、O2センサ60Aのリッチ出力異常と判断する。また、いずれのO2センサ60A,60Bの出力もリッチレベルに達していない場合には、異常判定を保留し、ステップS10の処理を実行する。 In step S9, when the output of the O 2 sensor 60B has not reached the rich level, it is determined that the rich output abnormality of the O 2 sensor 60B is present (step S15). At this time, when the output of the O 2 sensor 60B reaches the rich level and the output of the O 2 sensor 60A does not reach the rich level, it is determined that the rich output abnormality of the O 2 sensor 60A has occurred. If none of the outputs of the O 2 sensors 60A and 60B reach the rich level, the abnormality determination is suspended and the process of step S10 is executed.
ステップS9において、O2センサ60A,60Bの出力の両方がリッチレベルに達している場合には、内燃機関10に供給される燃料が重質燃料であるかを判断する(ステップS10)。揮発性の低い重質燃料と判断された場合には、処理を終了し、O2センサの異常判定を実行しない。燃料が、揮発性の低い重質燃料ではなく正常な燃料と判断された場合には、図2に示したように、エンジン始動後最初のアイドリング(F.I.)中に、A/Fセンサ70の出力に基づいて、目標空燃比をリーンである所定値Rに設定する(ステップS11)。
In step S9, when both the outputs of the O 2 sensors 60A and 60B reach the rich level, it is determined whether the fuel supplied to the
次いで、エンジン始動後ファーストアイドリング中のO2センサ60A,60Bの出力が所定値X2よりも低いかを判断する(ステップS12)。すなわち、O2センサ60A,60Bの出力の両方がリッチレベルからリーンレベルに反転したかを判断する。 Next, it is determined whether the outputs of the O 2 sensors 60A and 60B during the first idling after the engine start are lower than a predetermined value X2 (step S12). That is, it is determined whether both the outputs of the O 2 sensors 60A and 60B are inverted from the rich level to the lean level.
ステップS12において、O2センサ60A,60Bの出力の両方がリッチレベルからリーンレベルに反転した場合には、O2センサ60A,60Bは正常に動作していると判定する(ステップS13)。O2センサ60A,60Bの出力が反転しない場合には、O2センサ60A,60Bのうち反転しないセンサのリーン出力異常と判定する(ステップS14)。 In step S12 determines, when the O 2 sensor 60A, both of the output of 60B inverted from the rich level in the lean level, O 2 sensor 60A, and 60B are operating normally (step S13). O 2 when the sensor 60A, the output of 60B is not inverted, it is determined that the O 2 sensor 60A, lean output abnormality of the sensor not reversed out of the 60B (step S14).
10…内燃機関
20…排気通路
30…三元触媒
40…吸着触媒
60A,60B…O2センサ
70…A/Fセンサ
80…カーテシスイッチ
100…ECU
10 ...
Claims (1)
前記排気通路の前記吸着触媒の少なくとも下流側に設けられ、ヒータを内蔵する空燃比センサと、
前記内燃機関の始動前に前記ヒータを作動させて前記空燃比センサを活性化させ、内燃機関の始動時の排気ガスに対する前記空燃比センサの検出信号に基づいて、前記空燃比センサの異常を検出する異常検出手段と
を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An adsorption catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
An air-fuel ratio sensor provided at least downstream of the adsorption catalyst in the exhaust passage and incorporating a heater;
Before starting the internal combustion engine, the heater is activated to activate the air-fuel ratio sensor, and the abnormality of the air-fuel ratio sensor is detected based on the detection signal of the air-fuel ratio sensor with respect to the exhaust gas at the start of the internal combustion engine An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine, comprising:
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JP2009038532A JP2010190203A (en) | 2009-02-20 | 2009-02-20 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
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Cited By (2)
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CN108223161A (en) * | 2016-12-13 | 2018-06-29 | 现代自动车株式会社 | For heating the method and device of the exhaust gas oxygensensor of moderate hybrid electric vehicle |
US11060473B2 (en) * | 2017-04-10 | 2021-07-13 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for commissioning an internal combustion engine, and motor vehicle comprising an internal combustion engine |
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2009
- 2009-02-20 JP JP2009038532A patent/JP2010190203A/en active Pending
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