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KR100487508B1 - 엔진의 배기정화장치 - Google Patents

엔진의 배기정화장치 Download PDF

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KR100487508B1
KR100487508B1 KR10-2001-7013629A KR20017013629A KR100487508B1 KR 100487508 B1 KR100487508 B1 KR 100487508B1 KR 20017013629 A KR20017013629 A KR 20017013629A KR 100487508 B1 KR100487508 B1 KR 100487508B1
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air
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가키자키시게아키
마츠노오사무
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

마이크로프로세서(6)는 실제 특성에 따른 고속성분과 저속성분을 별개로 촉매(3)의 산소흡수량을 연산한다. 고속성분이 일정하도록 엔진(1)의 목표 공연비가 연산되고 엔진(1)의 공연비 제어가 실행된다. 소정 횟수에 대한 공연비 제어 프로세스 동안 연산된 산소흡수량의 고속성분을 적분하고, 평균치와 판정치를 비교하여 촉매(3)의 악화를 판정한다. 악화 판정에 매우 정확한 판정 결과를 얻기 위해서 촉매 악화에 민감한 고속성분의 산소흡수량이 적분된다.

Description

엔진의 배기정화장치{ENGINE EXHAUST PURIFICATION DEVICE}
본 발명은 촉매를 구비한 엔진의 배기정화장치에 관한 것이다.
1997년 일본국 특개평 9-228873호에는 삼원촉매에 흡수된 산소량(이하, "산소흡수량")을 엔진의 흡입공기량과 촉매로 유입하는 배기의 공연비에 기초로 추정 연산하며, 촉매의 산소흡수량이 일정하도록 엔진의 공연비 제어를 수행하는 기술이 개시되어 있다.
삼원촉매의 NOx(이산화질소), CO 및 HC(탄화수소) 전환효율을 최대로 유지하기 위해서, 촉매 분위기는 이론공연비로 유지되어야 한다. 촉매의 산소흡수량을 일정하게 유지하면, 촉매로 유입하는 배기의 공연비가 일시적으로 희박하여도 배기중의 산소가 촉매에 흡수되며, 역으로, 촉매로 유입하는 배기의 공연비가 일시적으로 풍부하여도 촉매에 흡수된 산소가 방출되기 때문에, 촉매 분위기를 실질적으로 이론공연비로 유지할 수 있다.
따라서, 이러한 형태의 제어를 실행하는 엔진의 배기정화장치에 있어서, 높은 수준으로 촉매의 전환 효율을 유지하기 위해 산소흡수량의 정확한 연산이 필요하며, 이 산소흡수량의 각종 연산 방법이 제안되고 있다.
그러나, 촉매가 악화되면 최대산소흡수량이 다소 감소하기 때문에 목표량이 상대적으로 적정치에서 벗어나게 되어, 촉매의 전환 효율이 저하하고, 즉 시간이 지남에 따라 배기 성능의 저하를 유발할 우려가 있다. 촉매 악화를 판정하기 위해, 산소 센서가 촉매의 상류 및 하류에 설치될 수 있고, 각각의 출력 반전회수를 비교하는 것에 의해 악화를 판정하거나, 혹은 상류 산소 센서의 출력이 소정 회수 반전하는 사이의 하류 산소 센서의 출력 반전시에 그 출력의 최대치와 최소치와의 차이를 연산하고, 그 평균치가 일정 기준치 이상의 경우에 악화되었다고 판정한다.
삼원촉매를 이용한 상기 공연비 제어에 있어서, 산소흡수량을 정확하게 추정하기 위해서 촉매 상류의 공연비에 따라 선형 특성을 갖는 A/F 센서(선형 산소 센서)가 촉매의 상류에 설치한 경우, A/F 센서의 출력의 진폭이 작으므로, 더 안정된 공연비 제어를 실행하면 하류 산소 센서의 반전의 수가 감소하기 때문에, 상기 종래 기술에서 촉매 악화판정주파수가 작게 되고, 최악의 경우, 악화가 판정되지 않을 우려가 있다.
도 1은 본 발명의 엔진의 배기정화장치의 개략도이다.
도 2는 촉매의 산소 방출 특성을 도시하는 도면이다.
도 3은 촉매의 산소흡수량을 연산하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 4는 촉매로 유입하는 배기의 산소 과부족량을 연산하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 5는 고속성분의 산소방출률을 연산하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 6은 산소흡수량의 고속성분을 연산하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 7은 산소흡수량의 저속성분을 연산하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 8은 리셋조건을 판정하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 9는 연산된 산소흡수량의 리셋을 실행하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 10은 산소흡수량에 기초한 목표 공연비를 연산하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 11은 산소흡수량이 일정 제어될 때 후방 산소센서 출력과 고속성분이 변하는 것을 도시하는 도면이다.
도 12는 촉매 악화 판정과 관련된 제1 실시예에 따른 프로세스 루틴을 상세히 도시하는 순서도이다.
도 13은 상술한 제1 실시예에 따른 프로세스를 실행하는 방법을 도시하는 순서도이다.
도 14는 도 12와 유사하지만, 촉매 악화 판정과 관련된 제2 실시예에 따른 프로세스 루틴을 상세히 도시하는 순서도이다.
도 15는 도 13과 유사하지만, 상술한 제2 실시예에 따른 프로세스를 도시하는 도면이다.
도 16은 도 12와 유사하지만, 촉매 악화 판정과 관련된 제3 실시예에 따른 프로세스 루틴을 상세히 도시하는 순서도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점에 착안하고, 배기 산소 센서의 출력 반전에 관계 없이 촉매 악화의 판정을 허용하는 엔진의 배기정화장치를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 엔진 배기관에 설치된 촉매, 상기 촉매로 유입하는 배기 특성을 검출하는 센서, 및 상기 검출된 배기 특성을 이용하여 촉매의 산소흡수량을 연산하고, 연산된 산소흡수량에 기초로, 상기 촉매의 산소흡수량이 소정의 목표치가 되도록 엔진의 목표 공연비를 연산하며, 상기 산소흡수량의 소정 횟수의 적분치에 기초로 촉매의 악화를 판정하도록 프로그램된 마이크로프로세서를 구비하는 엔진의 배기정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 엔진 배기관에 설치된 촉매, 상기 촉매로 유입하는 배기 특성을 검출하는 제1 센서, 상기 촉매로부터 유출하는 배기 공연비를 검출하는 제2 센서, 및 상기 검출된 배기 특성을 이용하여 촉매의 산소흡수량을 연산하고, 상기 제2 센서를 통해 검출된 상기 촉매의 배기 공연비가 희박 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최대치로 초기화하며, 상기 제2 센서를 통해 검출된 상기 촉매의 배기 공연비가 풍부 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최소치로 초기화하고, 상기 연산된 산소흡수량에 기초로, 상기 촉매의 산소흡수량이 소정의 목표치가 되도록 엔진의 목표 공연비를 연산하며, 리셋팅 프로세스 주파수와 판정치를 비교하고, 상기 리셋팅 프로세스 주파수가 판정치를 초과할 때 상기 촉매의 악화를 판정하도록 프로그램된 마이크로프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진의 배기정화장치를 제공한다.
도 1은, 본 발명이 적용되는 배기정화장치의 개략 구성을 도시하고, 불꽃점화식 엔진(1)의 배기관(2)에는 촉매(3)와, 전방 광범위 공연비 센서(4)(이하, 전방 A/F 센서라 함), 후방산소센서(5) 및 컨트롤러(6)가 설치되어 있다.
트로틀(8), 및 이 트로틀(8)에 의해 조정된 흡기량을 검출하는 기류 미터(9)가 엔진(1)의 흡기관(7)에 설치되어 있다. 또한, 엔진(1)의 회전수를 검출하는 크랭크 각도 센서(12)가 설치되어 있다.
촉매(3)는 삼원 촉매 기능을 갖는 촉매이다. 이 촉매(3)는 촉매 분위기가 이론 공연비에 있을 때 최대 효율로 NOx, HC 및 CO를 정화한다. 촉매(3)의 촉매 담체는 산화세륨과 같은 산소흡수물질로 코팅되며, 촉매(3)는 유입하는 배기의 공연비에 따라 산소를 흡수 또는 방출하는 기능(이하, 산소흡수기능이라 함)을 갖고 있다.
여기서, 촉매(3)의 산소흡수량은 촉매(3)의 귀금속(Pt, Rh, Pd)에 의해 흡수 및 방출되는 고속성분(HO2)과, 촉매(3)의 산소흡수물질에 의해 흡수 및 방출되는 저속성분(LO2)으로 분할될 수 있다. 저속성분(LO2)은 고속성분(HO2)보다 산소의 흡수량과 방출량이 큰 것을 나타내지만, 흡수/방출률은 고속성분(HO2)보다 느리다.
또, 이 고속성분(HO2)과 저속성분(LO2)은 다음과 같은 특성을 갖고 있다.
- 산소 흡수시에는, 고속성분(HO2)이 우선하여 산소를 흡수하고, 고속성분(HO2)이 최대 용량(H02MAX)에 도달하여 산소를 더 이상 흡수할 수 없는 상태가 되면 저속성분(L02)으로 산소를 흡수하기 시작한다.
- 산소 방출시에는, 고속성분(H02)에 대한 저속성분(LO2)의 비(LO2/HO2)가 소정치 미만의 경우, 즉 고속성분이 비교적 큰 경우에는 고속성분(HO2)에서 우선하여 산소를 방출하고, 고속성분(H02)에 대한 저속성분(LO2)의 비가 소정치 이상의 경우, 즉 고속성분(HO2)에 대한 저속성분(LO2)의 비가 변화하지 않도록 고속성분(HO2) 및 저속성분(LO2)의 양쪽에서 산소를 방출한다.
도 2는 촉매의 산소 흡수/방출 특성을 도시한다. 종축은 고속성분(HO2)의 방출량을 도시하고 횡축은 저속성분(LO2)의 방출량을 도시한다. 세 개의 다른 양이 효과적으로 동일한 방출 시작점(X1, X2, X3)에서 실험적으로 방출되면, 방출 최종점은 (X'1, X'2, X'3)이고 방출 완료시 고속성분에 대한 저속성분의 비는 일정하다.
그 결과, 산소가 방출을 시작할 때, 고속성분이 감소하도록 고속성분에서 산소가 방출되고, 고속성분에 대한 저속성분의 비가 소정의 비에 도달할 때, 이 비는 변화하지 않고, 즉 도면에 도시한 직선(L)으로 이동하면서 산소가 방출되는 것을 나타낸다. 여기서, 저속성분은 고속성분(1)에 대해 5 에서 15 이지만, 바람직하게는 대략 10 이다. 방출 시작점이 직선(L) 아래 영역에 놓일 때에도 동일 특성이 얻어진다.
방출 시작점이 직선(L)의 좌측 영역(도면에서 Y)에 놓일 때, 시작점과 최종점(Y')을 연결하는 직선을 따라 산소가 효과적으로 방출된다.
도 1로 되돌아가면, 촉매(3)의 상류에 설치된 전방 A/F 센서(4)가 촉매(3)로 유입하는 배기의 공연비에 따라 전압을 출력한다. 촉매(3)의 하류에 설치된 후방 산소 센서(5)는 촉매(3) 하류의 배기 공연비가 시작치로서 이론공연비에 대해 풍부하거나 희박한지 여부를 검출한다. 즉, 여기서는 촉매(3)의 하류에 저렴한 산소센서를 설치하지만, 계속적으로 공연비를 검출할 수 있는 A/F 센서를 대신 설치하여도 좋다.
또, 엔진(1)에는 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온센서(10)가 장착되어 있고, 검출된 냉각수 온도는 엔진(1)의 운전상태를 판정하는데 이용되고, 촉매(3)의 촉매온도를 추정하는데 이용될 수 있다.
컨트롤러(6)는 RAM, ROM, I/O 인터페이스 등으로 구성된 마이크로프로세서이며, 기류미터(9), 전방 A/F 센서(4) 및 냉각수온센서(10)의 출력에 기초해, 촉매(3)의 산소흡수량(고속성분(H02) 및 저속성분(LO2))을 연산한다.
연산한 산소흡수량의 고속성분(HO2)이 소정량(예컨대, 고속성분의 최대용량(HO2MAX)의 절반)보다도 클 때에는 엔진(1)의 공연비를 풍부하게 변화시켜 촉매(3)로 유입하는 배기의 공연비를 풍부하게 하여 고속성분(HO2)을 컨트롤러(6)가 감소시킨다. 역으로, 고속성분(HO2)이 소정량보다 작을 때, 컨트롤러(6)는 엔진(1)의 공연비를 희박하게 하여, 촉매(3)로 유입하는 배기의 공연비를 희박하게 하고 고속성분(HO2)을 증대시키고 산소흡수량의 고속성분(HO2)을 일정하게 유지시킨다.
연산오차에 의해 연산되는 산소흡수량과 실제의 산소흡수량과의 사이에 차이가 발생하므로 이 경우 컨트롤러(6)는 촉매(3) 하류의 배기 공연비에 기초해 소정의 타이밍으로 산소흡수량의 연산치의 리셋팅을 행하고, 실제의 산소흡수량과의 차이를 보정한다.
구체적으로는, 후방 산소센서(5)의 출력에 기초해 촉매(3) 하류의 공연비가 희박하다고 판정된 경우에는, 적어도 고속성분(HO2)은 최대로 되어 있다고 판정하고, 이 경우 고속성분(HO2)을 최대 용량에 리셋팅한다. 또, 후방 산소센서(5)에 의해 촉매(3) 하류의 공연비가 풍부하다고 판정된 경우에는, 고속성분(HO2) 뿐만 아니라 저속성분(LO2)으로부터 산소방출이 더 이상 행해지지 않기 때문에, 고속성분(HO2) 및 저속성분(LO2)을 최소용량으로 리셋팅한다.
이하, 컨트롤러(6)가 행하는 제어에 관해서 상세히 설명한다.
우선, 산소흡수량의 연산에 관해서 설명하고, 그 후에, 산소흡수량 연산치의 리셋팅, 산소흡수량에 기초한 엔진(1)의 공연비 제어에 관해서 설명한다.
도 3에 도시한 루틴에 의하면, 우선, 스텝(S1)에서 엔진(1)의 각종 운전 파라미터로서, 냉각수온센서(10), 크랭크 각도 센서(12) 및 기류미터(9)의 출력이 판독되고, 스텝(S2)에서, 촉매(3)의 온도(TCAT)가 이에 기초해 추정된다. 그리고, 스텝(S3)에서, 추정된 촉매온도(TCAT)와 촉매활성온도(TACTo), 예컨대 300℃를 비교하는 것에 의해 촉매(3)가 활성화되었는지 여부가 판정된다.
촉매활성온도(TACTo)에 도달하였다고 판정된 경우에는 촉매(3)의 산소흡수량의 연산을 행하는 스텝(S4)으로 진행한다. 촉매활성온도(TACTo)에 도달하지 않았다고 판정된 경우에는, 촉매(3)는 산소의 흡수/방출작용을 행하지 않고 처리를 종료한다.
스텝(S4)에는, 산소과부족량(O2IN)을 연산하기 위한 서브루틴(도 4)이 실행되어, 촉매(3)로 유입하는 배기의 산소과부족량이 연산되고, 스텝(S5)에는, 산소흡수량의 고속성분의 산소방출률(A)을 연산하기 위한 서브루틴(도 5)이 실행되어, 고속성분의 산소방출률(A)이 연산된다.
또한, 스텝(S6)에는, 산소흡수량의 고속성분(H02)을 연산하기 위한 서브루틴(도 6)이 실행되어, 이 스텝에서 산소과부족량(O2IN)과 고속성분의 산소방출률(A)에 기초한 고속성분(HO2) 및 고속성분(HO2)에서 흡수되지 않고 저속성분(LO2)으로 넘치는 오버플로워 산소량(OVERFLOW)이 연산된다.
스텝(S7)에는, 스텝(S6)에서 연산된 오버플로워 산소량(OVERFLOW)에 기초해 촉매(3)로 유입하는 배기중의 산소과부족량(O2IN)이 전부 고속성분(HO2)에서 흡수되는지 여부를 판단한다. 그리고, 산소과부족량(O2IN)이 고속성분에서 완전히 흡수된 경우(즉, OVERFLOW=0)에는 처리를 종료하지만, 그렇지 않은 경우에는 스텝(S8)으로 진행해 저속성분(L02)을 연산하기 위한 서브루틴(도 7)이 실행되어, 고속성분(HO2)에서 넘치는 오버플로워 산소량(OVERFLOW)에 기초해 저속성분(LO2)이 연산된다.
또, 여기서는 촉매온도(TCAT)를 엔진(1)의 냉각수온, 엔진부하, 엔진회전수로부터 추정하도록 하고 있지만, 도 1에 도시한 바와 같이 촉매(3)에 온도센서(11)를 부착하고, 촉매(3)의 온도를 직접 측정하여도 좋다.
촉매온도(TCAT)가 활성온도(TACTo)보다도 낮을 때, 산소흡수량을 연산하지 않지만, 스텝(S3)을 없애고, 촉매온도(TCAT)의 영향을 고속성분의 산소방출률(A) 또는 저속성분의 산소흡수/방출률(B)에 이후에 기술하는 바와 같이 반영하여도 좋다.
다음에, 스텝(S4) 내지 스텝(S6) 및 스텝(S8)에서 실행되는 서브루틴을 설명한다.
도 4는, 촉매(3)로 유입하는 배기의 산소과부족량(O2IN)을 연산하기 위한 서브루틴의 내용을 도시한다. 이 서브루틴에는, 촉매(3) 상류의 배기의 공연비와 엔진(1)의 흡입공기량에 기초해 촉매(3)로 유입하는 배기의 산소과부족량(O2IN)이 연산된다.
먼저, 스텝(S11)에서, 전방 A/F 센서(4) 출력과 기류미터(9)의 출력이 판독된다.
다음에, 스텝(S12)에서, 소정의 변환 테이블을 이용하여 전방 A/F 센서(4) 출력을, 촉매(3)로 유입하는 배기의 과부족 산소농도(FO2)로 변환한다. 여기서, 과부족 산소농도(FO2)는 이론공연비에서의 산소농도에 기초한 상대적인 농도로, 배기공연비가 이론공연비와 같으면 그 농도는 제로이고, 이론공연비보다 풍부하면 음(negative), 이론공연비보다 희박하면 양(positive)이 된다.
스텝(S13)에서, 기류미터(9) 출력을 소정의 변환 테이블을 이용하여 흡입공기량(Q)으로 변환하고, 스텝(S14)에서는 흡입공기량(Q)에 과부족 산소농도(FO2)를 곱해 촉매(3)로 유입하는 배기의 산소 과부족량(O2IN)을 연산한다.
과부족 산소농도(FO2)가 상기 특성을 갖기 때문에, 과부족 산소량(O2IN)은, 촉매(3)로 유입하는 배기가 이론공연비일 때 제로이고, 풍부할 때 음이고, 희박할 때 양이다.
도 5는, 산소흡수량의 고속성분의 산소방출률(A)을 연산하기 위한 서브루틴의 내용을 도시한다. 이 서브루틴에는 고속성분(H02)의 산소방출률(A)이 저속성분(L02)의 영향을 받기 때문에, 저속성분(L02)에 따라 고속성분의 산소방출률(A)이 연산된다.
먼저, 스텝(S21)에서, 고속성분에 대한 저속성분의 비(L02/H02)가 소정치(AR), 예컨대 AR=10보다 작은지 여부가 판정된다. 판정 결과, 비(L02/H02)가 소정치(AR)보다 작다고 판정된 경우, 즉, 고속성분(H02)이 저속성분(L02)에 비해 비교적 큰 경우에는 스텝(S22)으로 진행하고, 고속성분(H02)에서 산소가 우선하여 방출되어 고속성분의 산소방출률(A)이 1.0 으로 셋팅된다.
이에 대해, 비(L02/H02)가 소정치(AR)보다 크다고 판정된 경우에는, 고속성분(H02)에 대한 저속성분(L02)의 비가 변화하지 않도록 고속성분(H02) 및 저속성분(L02)에서 산소가 방출되기 때문에, 스텝(S23)으로 진행해 고속성분의 산소방출률(A)의 비(L02/H02)가 변화하지 않도록 연산된다.
도 6은 산소흡수량의 고속성분(HO2)을 연산하기 위한 서브루틴을 도시한다. 이 서브루틴에서, 촉매(3)로 유입하는 배기의 산소과부족량(O2IN)과 고속성분의 산소방출률(A)에 기초한 고속성분(HO2)의 연산이 행해진다.
먼저, 스텝(S31)에서 산소과부족량(O2IN)의 값을 기초로 고속성분(HO2)이 산소를 흡수하거나, 또는 방출하는지 여부를 판정한다.
그 결과, 촉매(3)로 유입하는 배기의 공연비가 희박하고 산소 과부족량(O2IN)이 제로보다 큰 경우, 고속성분(HO2)이 산소를 흡수한다고 판정하여 스텝(S32)으로 진행하며, 다음 식(1)으로부터 고속성분(HO2)이 연산된다.
HO2 = HO2z + O2IN (1)
여기서, HO2z = 바로 이전의 고속성분(HO2)의 값이다.
한편, 산소과부족량(O2IN)이 제로 이하일 때, 고속성분이 방출되고, 루틴은 스텝(S33)으로 진행하며, 고속성분(HO2)이 다음 식(2)으로 연산된다.
HO2 = HO2z + O2IN x A (2)
여기서, A = 고속성분(HO2)의 산소방출률이다.
스텝(S34), 스텝(S35)에서, 고속성분의 최대용량(HO2MAX)이 연산된 고속성분(HO2)을 초과하는지 여부를 판정하거나, 또는 최소용량(HO2MIN)이 0 이하 인지 여부를 판정한다.
고속성분(HO2)이 최대용량(HO2MAX)보다 큰 경우, 루틴은 스텝(S36)으로 진행하며, 고속성분(HO2)에 흡수되지 않고 촉매로 유출하는 오버플로워 산소량(초과량)(OVERFLOW)이 다음 식(3)으로 연산된다.
OVERFLOW = HO2 - HO2MAX (3)
이 경우 고속성분(HO2)이 최대용량(HO2MAX)으로 제한된다.
고속성분(HO2)이 최소용량(HO2MIN)보다 작은 경우, 루틴은 스텝(S37)으로 진행하고, 고속성분(H02)에 흡수되지 않고 넘치는 오버플로워 산소량(부족량) (OVERFLOW)이 다음 식(4)으로 연산된다.
OVERFLOW = HO2 - HO2MIN (4)
이 경우 고속성분(HO2)이 최소용량(HO2MIN)으로 제한된다. 또, 여기서 최소용량(HO2MIN)으로 제로가 주어지므로, 고속성분(HO2)을 전부 방출한 상태에서 부족한 산소량이 음(-)의 오버플로워 산소량으로 연산된다.
또, 고속성분(HO2)이 최대용량(HO2MAX)과 최소용량(HO2MIN) 사이에 있을 때에는, 촉매(3)로 유입하는 배기의 산소과부족량(O2IN)은 전부 고속성분(H02)에 흡수되기 때문에, 오버플로워 산소량(OVERFLOW)이 제로로 설정된다.
여기서, 고속성분(HO2)이 최대용량(HO2MAX) 이상 혹은 최소용량(HO2MIN) 이하로 되어 고속성분(H02)에서 넘치는 오버플로워 산소량(OVERFLOW)이 저속성분(LO2)에 흡수된다.
도 7은 산소흡수량의 저속성분(LO2)을 연산하기 위한 서브루틴을 도시한다. 이 서브루틴에서, 고속성분(HO2)에서 넘치는 오버플로워 산소량(OVERFLOW)에 기초해 저속성분(LO2)이 연산된다.
이 서브루틴에 의하면, 스텝(S41)에서는 저속성분(L02)이 다음 식(5)으로 연산된다.
LO2 = LO2z + OVERFLOW x B (5)
단, LO2z = 저속성분(LO2)의 바로 이전치, 및 B = 저속성분의 산소 흡수/방출률이다.
여기서, 저속성분의 산소 흡수/방출률(B)은 1 이하의 양의 값으로 설정되어 있지만, 실제로는 흡수와 방출이 다른 특성을 갖는다. 또, 실제의 흡수/방출률은 촉매온도(TCAT), 저속성분(LO2) 등의 영향을 받기 때문에, 흡수율과 방출률을 각각 분리하여 가변되게 설정하여도 좋다. 이 경우, 오버플로워 산소량(OVERFLOW)이 양일 때, 산소가 과도하고, 이 때의 산소흡수율은, 예컨대 촉매온도(TCAT)가 높은 만큼, 또 저속성분(LO2)이 작은 만큼 큰 값으로 설정된다. 또, 오버플로워 산소량(OVERFLOW)이 음일 때, 산소가 부족하고, 이때의 산소방출률은, 예컨대 촉매온도(TCAT)가 높은 만큼, 또 저속성분(LO2)이 큰 만큼 큰 값으로 설정된다.
스텝(S42)(S43)에서, 고속성분(HO2)의 연산시와 동일하게, 연산된 저속성분(LO2)이 그 최대용량(LO2MAX)을 초과하거나, 또는 최소용량(LO02MIN)이하, 예컨대 제로 이하가 되는지 여부를 판정한다.
그 결과, 최대용량(LO2MAX)을 초과한 경우에는 스텝(S44)으로 진행하고, 저속성분(LO2)에서 넘치는 산소과부족량(O2OUT)이 다음 식(6)으로 연산된다.
LO2OUT = LO2 - LO2MAX (6)
저속성분(LO2)이 최대용량(LO2MAX)으로 제한된다. 산소과부족량(O2OUT)은 그대로 촉매(3) 하류로 유출한다.
한편, 저속용량(LO2)이 최소용량 이하인 경우에는 스텝(S45)으로 진행하고, 저속성분(L02)이 최소용량(LO2MIN)으로 제한된다.
다음에, 컨트롤러(6)가 행하는 산소흡수량의 연산치의 리셋팅에 관해서 설명한다. 소정의 조건하에서 산소흡수량의 연산치를 리셋팅하는 것에 의해, 여기까지 축적된 연산 오차가 해소되어, 산소흡수량의 연산 정밀도가 개선될 수 있다.
도 8은 리셋팅 조건을 판정하기 위한 루틴을 상세히 도시한다. 이 루틴은, 촉매(3) 하류에 배기 공연비에서 산소흡수량(고속성분(H02) 및 저속성분(LO2))의 리셋팅 조건이 성립하는지 여부를 판정하고, 플래그(Frich) 및 플래그(Flean)의 세팅을 행하는 것이다.
먼저, 스텝(S51)에서, 촉매(3) 하류의 배기 공연비를 검출하는 후방 산소센서(5)의 출력이 판독된다. 그리고, 스텝(S52)에서, 후방 산소센서 출력(RO2)이 희박 판정 시작치(LDT)와 비교되고, 스텝(S53)에서는, 후방 산소센서 출력(RO2)이 풍부 판정 시작치(RDT)와 비교된다.
이들 비교 결과, 후방 산소센서 출력(RO2)이 희박 판정 시작치(LDT)보다 작은 경우에는 루틴은 스텝(S54)으로 진행해 플래그(Flean)를 산소흡수량의 희박 리셋팅 조건이 성립한 것을 지시하는 "1" 으로 셋팅한다. 한편, 후방 산소 센서 출력(RO2)이 풍부 판정 시작치(RDT)를 상회한 경우에는 루틴은 스텝(S55)으로 진행해 플래그(Frich)를 산소흡수량의 풍부 리셋팅 조건이 성립한 것을 지시하는 "1" 으로 셋팅한다.
후방 산소센서 출력(RO2)이 희박 판정 시작치(LDT)와 풍부 판정 시작치(RDT)의 사이에 있을 때에는 스텝(S56)으로 진행해, 플래그(Flean) 및 플래그(Frich)를 희박 리셋팅 조건, 풍부 리셋팅 조건이 불성립한 것을 지시하는 "0"으로 셋팅한다.
도 9는 산소흡수량의 리셋팅를 행하기 위한 루틴을 도시한다.
이에 따르면, 스텝(S61)(S62)에서, 플래그(Flean) 및 플래그(Frich)의 값의 변화에 기초해 희박 리셋팅 조건 혹은 풍부 리셋팅 조건이 성립하는지 여부를 판단한다.
플래그(Flean)가 "0" 에서 "1" 으로 변화해, 희박 리셋팅 조건이 성립하였다고 판정된 경우에는 스텝(S63)으로 진행해, 산소흡수량의 고속성분(HO2)이 최대용량(H02MAX)으로 리셋팅된다. 이 때, 저속성분(LO2)의 리셋팅은 실행되지 않는다. 한편, 플래그(Frich)가 "0" 에서 "1" 로 변화해, 풍부한 리셋팅 조건이 성립하였다고 판정된 경우에는 스텝(S64)으로 진행해, 산소흡수량의 고속성분(HO2) 및 저속성분(LO2)이 각각 최소용량(HO2MIN)(LO2MIN)으로 리셋팅된다.
이와 같은 조건에서 리셋팅을 실행하는 이유는, 저속성분(LO2)의 산소흡수율이 느리기 때문에, 고속성분(HO2)이 최대용량에 도달하면 저속성분(LO2)은 최대용량에 도달하지 않아도 산소가 촉매 하류에 넘치기 때문에, 촉매 하류의 배기 공연비가 희박하게 된 시점에는 적어도 고속성분(HO2)은 최대용량에 도달하였다고 간주한다.
또, 촉매 하류의 배기 공연비가 풍부하게 된 시점에는, 느리게 방출되는 저속성분(LO2)에서도 산소가 방출되지 않는다. 따라서, 이 경우 고속성분(HO2)과 저속성분(LO2) 모두 산소를 거의 흡수하지 않고 최소용량으로 된다고 간주한다.
다음에, 컨트롤러(6)에 의해 실행된 공연비 제어(산소흡수량 일정 제어)에 관해서 설명한다.
도 10은 산소흡수량에 기초한 목표 공연비를 연산하는 루틴의 내용을 도시한다.
이에 의하면, 스텝(S71)에서, 현재 산소흡수량의 고속성분(HO2)이 판독된다. 스텝(S72)에서, 현재의 고속성분(HO2)과 이 고속성분의 목표치(TGH02) 사이의 편차(DH02(=촉매(3)가 필요한 산소과부족량))가 연산된다. 고속성분의 목표치 (TGH02)는, 예컨대 고속성분의 최대용량(HO2MAX)의 절반으로 셋팅된다.
스텝(S73)에서, 연산된 편차(DH02)가 공연비 등가치(equivaltnet value)로 변환되며, 엔진(1)의 목표 공연비(T-A/F)가 셋팅된다.
따라서, 이 루틴에 따르면, 산소흡수량의 고속성분(HO2)이 목표량 이하일 때, 엔진(1)의 목표 공연비가 희박하게 설정되며, 산소흡수량(고속성분(HO2))이 증가된다. 한편, 고속성분(HO2)이 목표량을 초과할 때, 엔진(1)의 목표 공연비가 풍부하게 설정되며, 산소흡수량(고속성분(HO2))이 감소된다.
다음에, 상기 제어에 의해 실행된 전체 작용에 관해서 설명한다.
본 발명에 따른 배기정화장치에 있어서, 엔진(1)이 시동될 때 촉매(3)의 산소흡수량의 연산을 실행하고, 촉매(3)의 전환 효율을 최대로 유지하기 위해 촉매(3)의 산소흡수량이 일정하게 엔진(1)의 공연비 제어를 실행한다.
촉매(3)의 산소흡수량은 촉매(3)로 유입하는 배기 가스의 공연비와 흡입공기량에 기초해 컨트롤러(6)에 의해 추정되지만, 산소흡수량의 연산은 이들 성분의 실제의 특성에 맞게 고속성분(HO2)과 저속성분(LO2)으로 분할 연산된다.
구체적으로, 산소 흡수시, 고속성분(HO2)이 우선적으로 흡수되고, 산소가 고속성분(HO2)으로 더 이상 흡수되지 않을 때 저속성분(LO2)이 흡수되기 시작한다는 가정하에서 연산이 실행된다. 또한, 산소 방출시, 저속성분(LO2)과 고속성분(HO2)의 비(LO2/HO2)가 소정의 시작치(AR)보다 작은 경우 고속성분(HO2)에서 산소가 우선적으로 방출된다는 가정하에서 연산이 실행된다. 비(LO2/HO2)가 소정의 시작치(AR)에 도달할 때, 이 비(LO2/HO2)가 일정하게 유지하도록 저속성분(LO2)과 고속성분(HO2) 모두에서 산소가 방출된다고 가정한다.
연산된 산소흡수량의 고속성분(HO2)이 목표치보다 클 때에는, 컨트롤러(6)는 엔진(1)의 공연비를 풍부하도록 제어함으로써 고속성분을 감소시키고, 목표치보다 작을 때에는 공연비를 희박하도록 제어함으로써 고속성분(HO2)을 증대시킨다.
그 결과, 산소흡수량의 고속성분(HO2)은 목표치로 유지된다. 이처럼, 촉매(3)로 유입하는 배기의 공연비가 이론공연비에서 벗어나도, 응답성이 높은 고속성분(HO2)으로 바로 산소가 흡수 혹은 방출되어 진다. 이와 같이, 촉매 분위기가 이론공연비로 보정되어, 촉매(3)의 전환 효율이 최대로 유지된다.
게다가, 연산 오차가 누적되면 연산된 산소흡수량이 실제의 산소흡수량으로부터 벗어나지만, 촉매(3) 하류의 배기가 풍부 혹은 희박하게 된 타이밍에서 산소흡수량(고속성분(HO2) 및 저속성분(LO2))의 리셋팅이 실행되어, 연산치와 실제의 산소흡수량과의 차이가 보정된다.
도 11은 상기 산소흡수량 일정 제어를 실행할 때의 고속성분(HO2)의 변화 상태를 도시한 것이다.
이 경우, 시각(t1)에서, 후방 산소 센서(5)의 출력이 희박 판정 시작치보다 작게 되어 희박 리셋팅 조건이 성립하기 때문에, 고속성분(HO2)은 최대용량 (HO2MAX)으로 리셋팅된다. 단, 이 때 저속성분(LO2)은 최대일 필요가 없기 때문에 저속성분(LO2)의 리셋팅은 실행되지 않으므로, 도시하지 않는다.
시각(t2, t3)에서, 후방 산소 센서(5)의 출력이 풍부 판정 시작치보다 크게 되어 풍부 리셋팅 조건이 성립하기 때문에, 산소흡수량의 고속성분(HO2)이 최소용량(즉, =0)으로 리셋팅된다. 이 때 또한 저속성분(LO2)도 최소용량으로 리셋팅되므로, 저속성분(LO2)은 도시하지 않는다.
이와 같이, 촉매(3) 하류의 배기 공연비가 풍부 혹은 희박하게 된 타이밍에서 산소흡수량의 연산치의 리셋팅이 실행되며, 실제 산소흡수량과의 차이가 보정되기 때문에, 촉매의 산소흡수량의 연산 정확도가 추가로 개선되고, 일정한 산소흡수량을 유지하기 위한 공연비 제어의 정확도가 증대되며, 촉매의 변환 효율이 고수준으로 유지된다.
전술의 내용은 본 발명에 의해 가정된 공연비 제어의 실시예이다. 또한, 본 발명에 따르면, 촉매 온도에 따라 촉매의 흡수/방출률을 적절하게 셋팅하고 최대산소흡수량을 학습함으로써 배기정화성능이 추가로 개선되며, 촉매 악화를 정확하게 검출할 수 있다. 이후 설명에서, 이 점은 도 12 및 후속 도면을 참조로 설명한다.
도 12는 촉매 악화를 판정하기 위한 제1 실시예의 프로세스 루틴으로, 도 10의 공연비 제어 프로세스와 함께 동시 발생하여 주기적으로 실행된다. 도 13은 전술한 프로세스 루틴이 실행될 때 산소흡수량이 변화하는 것을 도시하는 도면이다. 이 실시예에 따라, 산소흡수량의 고속성분이 소정 횟수를 기본적으로 표본 추출하며, 이 적분치에서 연산된 산소흡수량의 평균치가 촉매 악화를 판정하기 위해 소정의 기준치와 비교된다.
이 프로세스에 있어서, 먼저 스텝(S81)에서 악화판정허가조건을 판정한다. 이는 예컨대 촉매(3)가 활성상태인지 여부를 수온 또는 촉매 온도 등에 기초로 판단하여, 촉매가 활성 상태에 있을 때 악화판정이 이루어지고, 산소흡수량의 적분치(SUMHO2)와 적분수 관리를 위한 카운터(Csum)를 각각 0으로 초기화하며, 다음의 악화판정영역조건의 판단으로 이행한다(스텝(S82)(S83)). 상기 악화판정영역조건은, 예컨대 엔진회전수, 연료분사량, 차속, 공연비 제어 상태이며, 이들로부터 판정된 운전 조건이 소정의 조건 내에 있는지 여부를 판정하기 위해 실행된다. 이것에 의해, 감속시 연료 차단과 같은 악화에 적절하지 못한 운전 조건을 제외하여 적절한 악화 판정을 행하도록 한다. 상기 악화판정허가조건을 만족하지 않는 경우에는 금회의 처리를 종료하고, 조건을 만족할 때까지 대기 상태로 된다.
촉매 악화가 판정된 경우, 먼저 산소흡수량이 상술한 풍부한 리셋팅 후 제어되는지 여부를 판정하거나, 또는 스텝(S84)에서 상술한 희박한 리셋팅 동안 제어되는지 여부를 판정한다. 이는, 예컨대 도 9의 처리에서 사용되는 플래그(Frich) 및 플래그(Flean)를 언급함으로써 판정된다. 구체적으로, 플래그(Frich)는 1이고 플래그(Flean)는 0일 때에 풍부 리셋팅후 제어가 실행되며, 플래그(Frich)는 0이고 플래그(Flean)는 1일 때에 희박 리셋팅후 제어가 실행된다. 여기서, 풍부한 리셋팅 후 제어가 실행될 때, 산소흡수량(HO2)이 적분치(SUMHO2)에 산소흡수량(HO2)을 가산하여 적분치(SUMHO2)를 갱신하는 처리를 스텝(S85)에서 행한다. 한편, 희박한 리셋팅 후 제어가 실행될 때, 산소흡수량(HO2)을 촉매의 최대산소량(HO2MAX)에서 차감한 결과가 적분치(SUMHO2)를 갱신하기 위해 적분치(SUMHO2)에 가산되는 처리를 스텝(S86)에서 행한다. 도 13에 있어서, 문자(R)는 풍부한 리셋팅을 지시하며, 문자(L)는 희박한 리셋팅을 지시한다. 본 실시예에 있어서, 악화 판정은 풍부한 리셋팅 바로 이전에 시작한다.
상술한 적분치(SUMHO2)의 연산은, 스텝(S87)(S88)에서 카운터 수(Csum)가 소정의 샘플링 횟수(Nc)에 도달할 때까지 반복된다. 즉, 이 프로세스에 의해, 단위 시간당 산소흡수량(HO2)을 Nc 횟수 만큼 적분한다.
다음에, 이와 같이 구해진 적분치(SUMHO2)를 스텝(S89)에서 산소흡수량(HO2)의 평균치(AVHO2)를 연산하기 위해 샘플링 횟수(Nc)로 나누고, 이 평균치(AVHO2)는 소정의 판정치와 비교된다. AVHO2 > 판정치이면 촉매 악화 수준이 계속해서 허용가능하고 본 프로세스를 종료하는 반면, AVHO2 < 판정치이면 스텝(S810)(S811)에서 촉매가 악화되었다고 판정한다. 이 악화 판정의 결과는 예컨대 차량의 자기진단장치에 기억되거나, 모니터 램프 등에 의해 실시간으로 운전자에게 경고되어도 좋다. 도 13은 평균치(AVHO2)가 판정치보다 크고, 즉 촉매(4)의 악화가 계속해서 OK 일 때의 결과를 도시한다.
본 실시예에 있어서, 촉매의 산소흡수량은 촉매 귀금속(Pt, Rh,Pd)에 의해 흡수되거나 방출되는 고속성분과, 산화세륨과 같은 산소흡수물질에 의해 비교적 천천히 흡수되거나 방출되는 저속성분으로 분리될 수 있다. 고속성분은 저속성분에 비해 촉매로부터의 고속흡수율 또는 고속방출률(이하 "흡수/방출률" 이라 함)을 가지므로, 산소흡수량은 공연비 요동과 촉매 악화에 매우 민감하다. 따라서, 촉매 악화는 산소흡수량의 고속성분을 적분한 결과를 이용하여 양호한 응답으로 판정될 수 있다.
산소흡수량의 적분치로부터 악화를 판정하는 일 방법으로서, 판정 기준치가 적분치, 이 적분치에서 연산된 산소흡수량의 평균치에 대해 제공되어 판정될 수 있고, 이 판정치와 비교될 수 있다. 이는 높은 신뢰성으로 악화를 판정하도록 한다.
공연비와 산소흡수량, 예컨대 산소흡수량의 연산 결과의 제어에 사용되는 것과 별개로 악화를 판정하기 위해 검출 파라미터를 처리할 필요가 없으므로, 악화를 판정하기 위한 프로세스 프로그램이 간단화될 수 있다.
또, 총산소흡수량은 비교적 높은 산소 흡수/방출률을 갖는 고속성분과, 낮은 산소 흡수/방출률을 갖는 저속성분으로 연산되므로, 악화 판정을 계속해서 높은 정확도로 판정할 수 있다.
도 14는 촉매 악화를 판정하기 위한 제2 실시예에서의 프로세스 루틴을 도시하며, 도 10의 공연비 제어 프로세스와 함께 동시 발생하여 주기적으로 실행된다. 도 15는 전술의 프로세스 루틴이 실행될 때 산소흡수량이 변화하는 것을 도시하는 도면이다. 본 실시예에 따라, 산소흡수량의 고속성분을 소정 횟수로 표본 추출함으로써 촉매 악화가 판정되고 리셋팅 프로세스가 실행되며, 이 적분치로부터 연산된 산소흡수량의 평균치와 판정치를 비교한다.
본 프로세스에 있어서, 악화판정허용조건은 도 12에서와 동일 방법으로 판정되며(스텝(S91)), 촉매 활성 상태의 악화 판정이 허용될 때, 산소흡수량의 적분치(SUMHO2)와 적분수 관리의 카운터(Cres) 각각은 0으로 초기화되며, 루틴은 스텝(S92)(S93)에서 악화판정영역조건의 판정으로 이동한다. 악화판정영역조건은 도 12와 동일하며, 엔진회전수를 포함하는 각종 엔진 운전 상태 파라미터에 기초한다. 악화판정허용조건이 만족되지 않을 때, 본 루틴은 종료되며, 시스템은 조건이 만족할 때까지 대기한다.
촉매 악화를 판정함에 있어서, 먼저 풍부한 리셋팅 또는 희박한 리셋팅이 도 9의 프로세스에 사용되는 플래그(Frich) 및 플래그(Flean)를 참고하여 실행되는지 여부를 판정한다(스텝(S94)). 여기서, 플래그(Frich)가 0에서 1로 반전될 때, 풍부한 리셋팅이 실행되며, 플래그(Flean)가 0에서 1로 반전될 때, 희박한 리셋팅이 실행된다. 희박한 리셋팅이 실행될 때, 리셋팅 바로 이전의 산소흡수량(HO2)은 스텝(S95)에서 SUMHO2 를 갱신하기 위해 적분치(SUMHO2)에 가산된다. 역으로, 풍부한 리셋팅이 실행될 때, 리셋팅 바로 이전의 최대산소흡수량(HO2MAX)에서 흡수량(HO2)을 차감한 결과가 스텝(S96)에서 SUMHO2 를 갱신하기 위해 적분치(SUMHOE)에 가산된다.
상기 적분치(SUMHO2)의 연산은 카운터 값(Cres)이 스텝(S97)(S98)에서 소정의 횟수(Nr)에 도달할 때까지 반복된다. 즉, 이 프로세스에 의해, 풍부한 리셋팅 또는 희박한 리셋팅이 Nr 횟수 실행될 때 간격 동안 리셋팅 바로 이전에 산소흡수량(HO2)이 적분된다.
다음에, 이 방법으로 구해진 적분치(SUMHO2)가 검출 횟수(Nr)에 의해 나누어져 스텝(S99)에서 산소흡수량(HO2)의 평균치(AVHO2)를 연산하며, 이 평균치(AVHO2)는 소정치와 비교된다. AVHO2 > 소정치이면, 악화 수준은 계속해서 허용가능하고 루틴은 종료하지만, AVHO2 < 소정치이면, 스텝(S910)(911)에서 촉매가 악화되었다고 판정한다. 이 악화의 판정 결과는 예컨대 차량의 자기진단장치에 기억되거나, 모니터 램프 등에 의해 실시간으로 운전자에게 통지될 수도 있다. 도 15는 평균치(AVHO2)가 판정치보다 큰 경우를 도시하며, 즉 악화가 없을 때의 판정 결과를 도시한다.
상기 실시예로서, 산소흡수량을 초기화하고 리셋팅 프로세스가 실행될 때마다 산소흡수량을 매번 적분함으로써 악화를 판정할 때, 산소흡수량은 예컨대 각 리셋팅 이전에 검출되며, 리셋팅 프로세스에 의한 큰 편차를 갖는 산소흡수량을 배제하고, 이 적분에 의해 연산된 적분치, 즉 높은 정확도로 촉매 악화를 검출할 수 있다. 산소흡수량의 적분치가 소정 시간 간격 또는 표본 추출의 회수 동안 리셋팅 실행 여부에 관계 없이 판정될 수 있다는 것을 주목할 것이며, 이 경우에 있어서, 리셋팅 프로세스에 대한 대기 없이 지속해서 판정되므로, 악화판정시간이 단축될 수 있다.
도 16은 촉매 악화를 판정하기 위한 제3 실시예의 루틴을 도시하며, 도 10의 공연비 제어의 프로세스와 함께 동시 발생하여 주기적으로 실행된다. 본 실시예에서, 고속성분의 리셋팅 주파수가 검출되며, 이와 소정치를 비교함으로써 촉매 악화가 판정된다.
이 프로세스에는, 먼저 도 12와 같이 악화판정의 허가조건을 판정한다 (스텝(S101)). 촉매활성상태의 악화판정허가시에는, 리셋트 처리 간격의 적분치 (SUMTint)와 적분수 관리의 카운터(Cint)를 각각 0 으로 초기화한 후, 다음의 스텝(S102) 및 스텝(S103)에서 악화판정영역조건의 판단으로 이행한다. 상기 악화판정영역조건은 도 12와 동일하며, 엔진회전수를 포함하는 각종 운전파라미터에 기초해 판정한다. 상기 악화허용조건을 만족하지 않은 경우, 본 프로세스는 종료되고, 조건이 만족할 때까지 대기 상태로 된다.
촉매 악화를 판정하기 위해, 풍부한 리셋트 또는 희박한 리셋트의 유무를 먼저 검출하며, 이들 중 하나가 실행될 때, 다음 리셋트가 실행될 때까지의 시간(Tint)이 스텝(S104)에서 측정된다. 이는, 예컨대 도 9의 프로세스에서 사용된 플래그(Frich) 및 플래그(Flean)를 참조하여, 도 13의 R에서 L까지 또는 도 15의 L에서 R까지의 시간을 측정한다.
다음에, 이 시간 측정이 SUMTint 을 갱신하기 위해 실행되는 매 경우에 적분치(SUMTint)에 측정 시간(Tint)을 가산하는 동시에, 카운터치(Cint)를 증가시킨다. 이 프로세스는 카운터치(Cint)가 소정의 횟수(Ni)에 도달할 때까지, 즉 리셋트 시간 간격(Tint)을 스텝(S105)(S107)에서 Ni 횟수분 만큼 적분한다
다음에, 이와 같이 구해진 적분치(SUMTint)를 검출 횟수(Ni)로 나누어 스텝(S108)에서 리셋트 시간 간격의 평균치(AVTINT)를 연산하며, 이 평균치(AVTINT)는 소정의 판정치와 비교된다. AVTINT > 판정치 이면, 악화수준은 계속 허용가능하다고 판정하고 현재 프로세스를 종료하며, AVTINT < 판정치 이면, 스텝(S109)(S110)에서 촉매 악화라 판정한다. 이 악화 판정의 결과는 예컨대 차량의 자기진단장치에 저장되거나, 촉매 악화가 실시간으로 운전자에게 이 결과에 기초한 모니터 램프 등에 의해 통지된다.
본 실시예에서, 촉매 악화가 진행될 때, 산소흡수량은 감소하므로, 공연비 제어를 진행하는 동안 촉매 분위기의 공연비의 요동 폭은 증가하며, 희박 판정치 또는 풍부 판정치를 초과하는 주파수, 즉, 리셋팅의 주파수가 증가한다. 따라서, 이 리셋팅 프로세스의 주파수를 감시할 수 있고, 소정의 기준치를 초과할 때 촉매가 악화되었다고 판정한다.
산소흡수량의 연산 결과와 같이, 공연비와 산소흡수량의 제어에 사용된 것과 별개로 악화를 판정하기 위한 검출파라미터를 처리할 필요가 없으므로, 악화를 판정하기 위한 프로세스 프로그램이 간단할 수 있다.
또한, 비교적 높은 산소흡수/방출률을 갖는 고속성분과, 낮은 산소흡수/방출률을 갖는 저속성분으로부터 총산소흡수량이 연산되므로, 계속해서 고정밀도로 악화를 판정할 수 있다.
독점권 또는 특권을 청구하는 본 발명의 실시예를 정의한다.
2000년 2월 25일자로 출원된 일본국 특원평 제2000-49185호의 내용이 본원에 참고로 인용된다.
독점권과 특권을 청구하는 본 발명의 실시예가 정의된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 배기정화장치는 배기 산소 센서의 출력 변화에 관계 없이 촉매의 악화 판정을 허용하는 배기정화장치로써 이용가능하다.

Claims (11)

  1. 엔진 배기관(2)에 설치된 촉매(3),
    상기 촉매(3)로 유입하는 배기가스의 공연비 또는 산소농도를 검출하는 A/F 센서(4), 및
    상기 검출된 배기가스의 공연비 또는 산소농도를 이용하여 촉매(3)의 산소흡수량을 연산하고,
    연산된 산소흡수량에 기초로, 상기 촉매의 산소흡수량이 소정의 목표치가 되도록 엔진(1)의 목표 공연비를 연산하며,
    상기 산소흡수량의 소정 횟수의 적분치에 기초로 상기 촉매(3)의 악화를 판정하도록 프로그램된 마이크로프로세서(6)를 구비하고,
    상기 촉매(3)로부터 유출하는 배기의 공연비를 검출하는 제2 센서(5)를 추가로 구비하며,
    상기 마이크로프로세서(6)는, 상기 제2 센서(5)를 통해 검출된 촉매(3)로부터의 배기 공연비가 희박 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최대치로 초기화하며, 상기 제2 센서(5)를 통해 검출된 촉매(3)로부터의 배기 공연비가 풍부 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최소치로 초기화하는 리셋팅 프로세스를 실행하며, 상기 리셋팅 프로세스를 실행하는 매회에 산소흡수량의 적분치에 기초로 상기 촉매(3)의 악화를 판정하도록 추가로 프로그램된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기정화장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촉매(3)의 산소흡수량은 높은 산소 흡수/방출률을 갖는 고속성분인 것을 특징으로 하는 엔진의 배기정화장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서(6)는, 산소흡수량의 적분치와 그 평균치를 비교하여, 상기 적분치가 상기 판정치보다 작거나 같을 때 상기 촉매(3)가 악화되었다고 판정하도록 추가로 프로그램된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기정화장치.
  5. 엔진 배기관(2)에 설치된 촉매(3),
    상기 촉매(3)로 유입하는 배기가스의 공연비 또는 산소농도를 검출하는 제1 센서(4),
    상기 촉매(3)로부터 유출하는 배기 공연비를 검출하는 제2 센서(5), 및
    상기 검출된 배기가스의 공연비 또는 산소농도를 이용하여 촉매(3)의 산소흡수량을 연산하고,
    상기 제2 센서(5)를 통해 검출된 상기 촉매(3)의 배기 공연비가 희박 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최대치로 초기화하며, 상기 제2 센서(5)를 통해 검출된 상기 촉매(3)의 배기 공연비가 풍부 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최소치로 초기화하고,
    상기 연산된 산소흡수량에 기초로, 상기 촉매(3)의 산소흡수량이 소정의 목표치가 되도록 엔진(1)의 목표 공연비를 연산하며,
    리셋팅 프로세스 주파수와 판정치를 비교하고, 상기 리셋팅 프로세스 주파수가 판정치를 초과할 때 상기 촉매(3)의 악화를 판정하도록 프로그램된 마이크로프로세서(6)를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진의 배기정화장치.
  6. 제1항, 제3항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서(6)는, 높은 산소흡수/방출률을 갖는 고속성분과, 이 고속성분보다 낮은 산소흡수/방출률을 갖는 저속성분으로부터 촉매산소흡수량을 연산하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기정화장치.
  7. 제1항, 제3항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기가스의 공연비 또는 산소농도는 배기 특성인 것을 특징으로 하는 엔진의 배기정화장치.
  8. 엔진 배기관(2)에 설치된 촉매(3),
    상기 촉매(3)로 유입하는 배기가스의 공연비 또는 산소농도를 연속적으로 검출하는 검출수단(4),
    상기 검출된 배기가스의 공연비 또는 산소농도를 이용하여 산소흡수량을 연산하는 연산수단,
    상기 연산된 산소흡수량에 기초로, 상기 촉매의 산소흡수량이 소정의 목표치가 되도록 엔진(1)의 목표 공연비를 연산하는 연산수단, 및
    소정 시간에 산소흡수량의 적분치에 기초로 상기 촉매(3)의 악화를 판정하는 판정수단을 구비하고,
    상기 촉매(3)로부터 유출하는 배기의 공연비를 검출하는 제2 센서(5)를 추가로 구비하며,
    상기 판정수단은,상기 제2 센서(5)를 통해 검출된 촉매(3)로부터의 배기 공연비가 희박 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최대치로 초기화하며, 상기 제2 센서(5)를 통해 검출된 촉매(3)로부터의 배기 공연비가 풍부 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최소치로 초기화하는 리셋팅 프로세스를 실행하며, 상기 리셋팅 프로세스를 실행하는 매회에 산소흡수량의 적분치에 기초로 상기 촉매(3)의 악화를 판정하도록 추가로 프로그램된 것을 특징으로 하는 엔진의 배기정화장치.
  9. 공연비 또는 산소농도를 검출하는 A/F 센서(4)에서 검출된 촉매(3)로 유입하는 배기가스의 공연비 또는 산소농도를 이용하여 촉매(3)의 산소흡수량을 연산하는 단계,
    상기 연산된 산소흡수량에 기초로, 상기 촉매의 산소흡수량이 소정의 목표치가 되도록 엔진(1)의 목표 공연비를 연산하는 단계, 및
    소정 시간에 산소흡수량의 적분치에 기초로 상기 촉매(3)의 악화를 판정하는 단계를 구비하며,
    상기 판정 단계는, 상기 촉매(3)로부터 유출하는 배기의 공연비를 검출하는 제2 센서(5)를 통해 검출된 촉매(3)로부터의 배기 공연비가 희박 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최대치로 초기화하며, 상기 제2 센서(5)를 통해 검출된 촉매(3)로부터의 배기 공연비가 풍부 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최소치로 초기화하는 리셋팅 프로세스를 실행하는 단계를 포함하며, 상기 리셋팅 프로세스를 실행하는 매회에 산소흡수량의 적분치에 기초로 상기 촉매(3)의 악화를 판정하는 것을 특징으로 하는 촉매의 악화 판정 방법.
  10. 엔진 배기관(2)에 설치된 촉매(3),
    상기 촉매(3)로 유입하는 배기가스의 공연비 또는 산소농도를 연속적으로 검출하는 검출수단(4),
    상기 촉매(3)로부터 유출하는 배기 공연비를 검출하는 검출수단(5),
    상기 검출된 배기가스의 공연비 또는 산소농도를 이용하여 촉매(3)의 산소흡수량을 연산하는 수단(6),
    상기 제2 센서(5)를 통해 검출된 상기 촉매(3)의 배기 공연비가 희박 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최대치로 초기화하며, 상기 제2 센서(5)를 통해 검출된 상기 촉매(3)의 배기 공연비가 풍부 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최소치로 초기화하는 리셋팅 프로세스를 실행하는 수단(6),
    상기 연산된 산소흡수량에 기초로, 상기 촉매(3)의 산소흡수량이 소정의 목표치가 되도록 엔진(1)의 목표 공연비를 연산하는 수단(6),
    리셋팅 프로세스 주파수와 판정치를 비교하는 수단(6), 및
    리셋팅 프로세스 주파수가 상기 판정치를 초과할 때 상기 촉매(3)의 악화를 판정하는 수단(6)을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진의 배기정화장치.
  11. 공연비 또는 산소농도를 검출하는 A/F 센서(4)에서 검출된 촉매(3)로 유입하는 배기가스의 공연비 또는 산소농도를 이용하여 촉매(3)의 산소흡수량을 연산하는 단계,
    제2 센서(5)를 통해 검출된 상기 촉매(3)의 배기 공연비가 희박 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최대치로 초기화하며, 상기 제2 센서(5)를 통해 검출된 상기 촉매(3)의 배기 공연비가 풍부 판정치를 초과할 때 산소흡수량을 최소치로 초기화하는 리셋팅 프로세스를 실행하는 단계,
    상기 연산된 산소흡수량에 기초로 상기 촉매(3)의 산소흡수량이 소정의 목표치가 되도록 엔진(1)의 목표 공연비를 연산하는 단계,
    리셋팅 프로세스 주파수와 판정치를 비교하는 단계, 및
    리셋팅 프로세스 주파수가 상기 판정치를 초과할 때 상기 촉매(3)의 악화를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매의 악화 판정 방법.
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