JP4346871B2 - Catalyst temperature estimation device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に用いて好適の触媒温度推定装置に関し、特に、エンジンの排気中の有害物質を浄化する排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの排気系に介装される排気浄化触媒(以下、単に触媒という)は、一般に高温且つ酸化雰囲気下(リーン空燃比)になるほどシンタリング(担体に保持された粒子が高温下で相互に凝集して粒子径が大きくなる現象)等により熱劣化しやすいという特性がある。したがって、触媒の耐熱温度は、一般に触媒が還元雰囲気下(リッチ空燃比)のときよりも酸化雰囲気下のときの方が低くなる。
【0003】
このため、触媒の熱劣化を抑制するためには、触媒が高温且つ酸化雰囲気下となるような事態を的確に回避する必要がある。
ところで、近年においては、CO2 低減(即ち、燃料消費量低減)を図ることを目的として減速時にエンジンへの燃料供給を全気筒又は一部気筒について一時的に停止(燃料カット)する減速燃料カット装置を搭載した車両が実用化されている。
【0004】
しかし、このような減速燃料カット時には、燃料カットした気筒から空気のみが排出されることになるため、結果的に排気空燃比がリーン空燃比となりやすい。
したがって、このようなエンジンの場合、燃料カット時に、触媒コンバータが酸化雰囲気下且つ高温になる機会が多くなる。
【0005】
そこで、触媒の温度を温度センサにより検出し、触媒温度が高温となるときには減速燃料カットを禁止するようにした技術が提案されている(例えば特開昭55−137339号公報)。また、上記以外にも、触媒床温を吸入空気量から推定し、触媒床温が高い時には減速燃料カットを禁止するようにしたり、或いはエンジン回転速度とエンジン負荷とに基づいて減速燃料カットを禁止したりする技術が提案されている(例えば特開平8−144814号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術のうち、温度センサを用いて触媒温度を直接検出しようとした場合、温度センサを触媒担体に取り付けることは困難であるため、直接的に触媒温度を正確に検出することはできない。このため、温度センサを触媒のいずれかの位置に取り付けることになるが、この場合には測定誤差が生じるという課題がある。また、温度センサを新たに追加する必要があるのでコスト増を招くという課題がある。
【0007】
また、触媒温度を吸入空気量から推定する手法では、排気温度に関して全く考慮されていないため、推測精度が低いという課題がある。また、触媒は温度が上昇するときと低下するときとでは、温度状態変化のメカニズムが大幅に異なるため、温度上昇時と低下時とで同じ手法で触媒温度を推定すると正確な触媒温度の推定が困難となるという課題がある。
【0008】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成で触媒の温度を精度良く推定できるようにした、触媒温度推定装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の本発明の触媒温度推定装置は、エンジンの排気通路に設けられて排気中の有害物質を浄化する排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定装置において、該エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、該排気通路における排気流量を検出する排気流量検出手段と、該エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷と該排気流量検出手段で検出された排気流量とに基づき該触媒の推定温度を演算する推定温度演算手段と、該触媒の温度変化状態を検出する触媒温度状態検出手段と、該触媒温度状態検出手段により検出される該触媒の温度変化状態が温度上昇状態であるのか温度低下状態であるのかに応じて、該推定温度演算手段で演算される該触媒推定温度に対して異なる補正を行なう触媒温度補正手段とをそなえているので、高い精度で触媒温度を推定することができる。
特に、温度センサ等の新たな部品を設けることなく触媒温度を推定できるため、コスト増を回避することができる。また、触媒の温度を推定する際に排気流量を用いることにより、排気流による触媒の冷却が考慮されることとなり、精度良く触媒温度を推定することができる。また、このように高い精度で触媒温度を推定できるので、触媒の熱劣化を確実に防止することができる。
【0010】
また、触媒温度補正手段は、該触媒が温度上昇状態にある場合には温度低下状態にある場合よりも該触媒推定温度の変化に対して高い応答性で該補正後の該触媒温度が変化するように、該推定温度に対して補正を行なう。
このような構成により、さらに高い精度で触媒温度を推定することができる。つまり、触媒の温度が上昇するときには、排気からの受熱及び触媒上での燃焼による反応熱による受熱により触媒温度の変化は比較的高い応答性を示すのに対して、触媒の温度が低下するときには、触媒温度の変化は排気への放熱のみであって応答性が比較的低い。そこで、触媒が温度上昇している場合には温度低下している場合よりも、該触媒推定温度の変化に対する該補正後の触媒温度の変化の応答性が高くなるように補正を行なうことで、正確な温度推定を行なうことができる。
【0011】
また、請求項2記載の本発明の触媒温度推定装置は、上記請求項1において、該触媒温度補正手段は、推定された該触媒推定温度にフィルタ処理を施すとともに、該フィルタ処理におけるフィルタ定数を該触媒が該温度上昇状態にある場合と該温度低下状態にある場合とで変更するように設定されているので、温度変化状態に応じて正確に触媒温度を推定することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる触媒温度推定装置について説明すると、図1はその全体構成を示す模式図、図2はその要部構成を示す模式的なブロック図である。
図1に示すエンジン1はシリンダ内に直接燃料を供給する、いわゆる筒内噴射型火花点火式エンジンであって、吸気行程での燃料噴射(吸気行程噴射)及び圧縮行程での燃料噴射(圧縮行程噴射)を切り換え可能に構成されている。
【0015】
この筒内噴射型エンジン1は、理論空燃比(ストイキオ)での運転や過濃空燃比(リッチA/F)での運転(リッチ空燃比運転)や希薄空燃比(リーンA/F)での運転(リーン空燃比運転)が可能であり、種々のパラメータから得れる条件に応じて上述の複数の運転モードが切り換えられるようになっている。
また、エンジン1のシリンダヘッド2には、各気筒毎に点火プラグ4及び燃料噴射弁6がそれぞれ配設されており、点火プラグ4には高電圧を出力する点火コイル8が接続されている。
【0016】
また、燃料噴射弁6には、燃料パイプ7を介して図示しない燃料供給装置が接続されている。この燃料供給装置は、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとを有しており、燃料タンク内の燃料を低圧或いは高圧に加圧した後、燃料を上記燃料パイプ7を介して燃料噴射弁6に供給するようになっている。
シリンダヘッド2には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポート9が形成されており、各吸気ポート9の上端には吸気マニホールド10の一端がそれぞれ接続されている。また、図示するように、吸気マニホールド10には、吸入空気量を調節するドライブバイワイヤ式のスロットル弁14、上記スロットル弁14の開度を検出するスロットルポジションセンサ(TPS)16及び吸入空気量を計測する吸気量センサ(エアフローセンサ又はAFS)18(Lジェトロニック方式により燃料制御を行なう場合に主に使用)が設けられている。さらに、この吸気マニホールド10内の圧力(負圧)を検出するための圧力センサ44〔スピードデンシティ方式(Dジェトロニック方式)により燃料制御を行なう場合に主に使用〕も設けられている。
【0017】
また、シリンダヘッド2には、各気筒毎に排気ポート11が形成され、この各排気ポート11に排気マニホールド12がそれぞれ接続されている。また、排気マニホールド12には排気管(排気通路)20が接続されており、この排気管20には、排気浄化触媒として三元触媒(触媒コンバータ、又は単に触媒という)30が介装されている。
【0018】
三元触媒30は、担体に活性貴金属として銅(Cu),コバルト(Co),銀(Ag),白金(Pt),ロジウム(Rh),パラジウム(Pd),イリジウム(Ir)のいずれかを有して構成され、排ガス中のHC,COを酸化するとともにNOxを還元,除去可能に構成されている。また、排気管20には、O2 センサ22が設けられている。
【0019】
ECU40は、入出力装置,記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等),演算装置(CPU),タイマカウンタ等を備えて構成されており、このECU40により、エンジン1の総合的な制御が実行されるようになっている。
また、ECU40の入力側には、上述したTPS16,吸気量センサ18,O2 センサ22,圧力センサ44及びエンジン1のクランク角度を検出するクランク角センサ42等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力されるようになっている。なお、クランク角センサ42により検出されるクランク角度に基づきエンジン回転速度Neが演算されるようになっている。
【0020】
また、ECU40には、エンジンの燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段410(図2参照)が設けられており、この燃焼状態制御手段410によりエンジン1への吸入空気量又は燃料供給量の少なくとも一方が制御されてエンジン1の燃焼状態が制御されるようになっている。
一方、ECU40の出力側には、上述の燃料噴射弁6,点火コイル8,スロットル弁14等の各種の出力デバイスが接続されており、これら出力デバイスには、各種センサ類からの情報に基づいて、燃焼状態制御手段410で空燃比(A/F)が演算又は設定され、このA/Fとなるように燃料噴射量(燃料噴射弁6の駆動パルス幅),スロットル開度等が設定されるとともに、燃料噴射時期や点火時期等の各信号がそれぞれ出力されるようになっている。そして、これにより、燃料噴射弁6から適正なタイミングで適正量の燃料が噴射され、点火プラグ4により適正なタイミングで火花点火が実施され、適正なタイミングで適正な開度となるようスロットル弁14が開閉駆動されるようになっている。
【0021】
また、このエンジン1では、燃費を向上させる目的で、エンジン1の減速走行時において燃料供給を停止する、いわゆる減速燃料カット制御(又は単に燃料カットという)が実施可能に構成されている。
すなわち、図2に示すように、ECU40内にはエンジン1の運転状態を検出又は判定する運転状態検出手段450が設けられており、さらに、この運転状態検出手段450には、エンジン1の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段411及び減速走行状態であるか否かを検出(又は判定)する減速状態検出手段(又は減速状態判定手段)420が設けられている。
【0022】
このうち、減速状態検出手段420にはドライバのアクセル踏み込み開度やアクセル踏み込み状態を検出又は判定するアクセル開度センサ(図示省略)、車速を検出する車速センサ(図示省略)、エンジン回転速度Neを検出するエンジン回転速度センサ(クランク角センサ42)等が接続されている。
そして、減速状態検出手段420は、例えば車速が所定値以上で、且つドライバがアクセルペダルの踏み込みを中止(アクセルOFF)している状態を検出すると、減速走行状態(又は単に減速状態という)と判定する。また、この減速状態が判定されている場合に、エンジン回転速度Neが所定回転速度以上である状態が検出されると、燃焼状態制御手段410により、燃料噴射弁6からの燃料噴射が禁止されて減速燃料カット制御が実行されるようになっている。
【0023】
また、この燃焼状態制御手段410には、減速状態が判定され且つエンジン回転速度Neが所定回転速度以上である場合に、エンジン1ヘの燃料供給を停止させる信号を出力する燃料供給停止手段(図示省略)が設けられている。
そして、減速状態検出手段420により、エンジン1の減速状態(例えば、ドライバがアクセルペダルの踏み込みを中止し、且つエンジン回転速度Neが所定回転速度以上の場合)が判定されると、燃焼状態制御手段410により、燃料噴射弁6からの燃料噴射が禁止されて減速燃料カット制御が実行されるようになっている。
【0024】
なお、この実施形態では、減速燃料カット制御は全気筒について実施されるように構成されているが、一部気筒についてのみ実施するように構成してもよい。一方、触媒30が高温下にあると推定される場合には、減速状態が判定されても、触媒30を保護する目的でこの減速燃料カットが禁止されるようになっている。
【0025】
以下、本発明の要部について説明すると、図2に示すように、ECU40には、エンジン負荷Lと排気流量Qとに基づき上記触媒30の温度を推定する触媒温度推定手段401を有しており、この触媒温度推定手段401により触媒30の温度(推定値)tが所定値(閾値)T以上であると、上述したように触媒30を保護するべく減速燃料カットが禁止されるようになっている。
【0026】
ここで、触媒温度推定手段401における触媒温度の推定手法について説明する。図3は試験走行等における触媒温度実測値のデータであるが、図示するように、排気流量と触媒温度との間には吸気管圧力(エンジン負荷)をパラメータとして線形の相関関係があることがわかる。そこで、本発明では、この特性を利用して触媒温度が推定されるようになっている。
【0027】
即ち、触媒温度をt、排気流量をQとすると、図3に示す実験結果から触媒温度tと排気流量Qとの間には、下式(1)のような線形の関係が成立する。
t=aQ+b・・・(1)
上式において、値a,bは、実車走行時の実測データより最小二乗法を用いて算出することができるものであり、値aは、図4に示すように吸気管圧に対するマップとして、触媒温度推定手段401内の定数記憶手段404に予め記憶されている。つまり、値aは、エンジン負荷Lとしての吸気管圧に応じた値に設定される。なお、値aは、吸気管圧に限らず、体積効率Ev、吸入空気量、スロットル開度などのエンジン負荷に相関する値に応じた値に設定してもよい。また、値bも同様にエンジン負荷Lに応じた値に設定してもよい。
【0028】
また、触媒温度推定手段401にはエンジン負荷Lとしての体積効率Evを求めるための体積効率マップ402が設けられており、このマップ(図示省略)に記憶された情報に基づき吸気管圧力Pとエンジン回転速度Neとから体積効率Evが求められるようになっている。
また、触媒温度推定手段401には排気流量Qを算出する排気流量演算手段403も設けられており、エンジン回転速度Ne及び体積効率Evを用いて下式(2)により排気流量Qが算出されるようになっている。
【0029】
Q=1/2×総排気量×(Ne/60)×Ev・・・(2)
ただし、エンジン回転速度Neの単位は〔rpm〕である。
ところで、上述では、エンジン負荷Lとして体積効率Evを適用し、この体積効率Evに基づき排気流量Qを算出しているが、スピードデンシティ方式(Dジェトロニック方式)では、体積効率Ev(エンジン負荷L)はエンジン回転速度Neと吸気管圧とから求めているので、クランク角センサ42及び圧力センサ44により、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段及び排気流量Qを検出する排気流量検出手段が構成されているということができる。なお、排気流量Qを吸気管内圧力とエンジン回転速度とから直接算出してもよいし、Lジェトロニック方式の場合は吸気量センサ18で検出される吸気流量との相関から求めてもよい。
【0030】
また、排気流量検出手段として、排気通路20に実際に排気流量Qを検出するセンサを設けてもよいし、排気流量と相関のあるマップ値から排気流量Qを求めてもよい。
また、エンジン負荷を表すパラメータとしては、体積効率Ev以外にも、吸気管圧,吸入空気量,スロットル開度及び目標Pe等、エンジン負荷に相関のあるものであれば、どのような値を用いてもよい。
【0031】
さて、再び図2に戻って触媒温度の推定手法について説明すると、図示すように、触媒温度推定手段401には、推定温度tを演算により求める推定温度演算手段405が設けられており、この推定温度演算手段405において、上式(1)により触媒温度tが算出されるようになっている。
また、触媒温度推定手段401には、上記触媒推定温度演算手段405により算出された触媒温度にフィルタ処理を施すフィルタ処理手段(触媒温度補正手段)406をそなえている。そして、上述のように触媒温度tの推定値が算出されると、次に、フィルタ処理を実行し、これにより、推定された触媒温度の安定化を図るようになっている。
【0032】
具体的には、このフィルタ処理手段406では、下式(3)により触媒温度フィルタ値が算出されるようになっている。
触媒温度フィルタ値t0(n)=(1−k)触媒温度フィルタ値t0(n−1)
+k・推定温度t・・・(3)
ただし、kはフィルタ定数(ゲイン)である。そして、このフィルタ処理手段406により処理された触媒温度フィルタ値t0 があらためて触媒温度として出力されるようになっている。
【0033】
また、フィルタ処理手段406には、触媒30の温度変化状態に応じてフィルタ定数を変更するフィルタ定数変更手段407をそなえている。ここで、フィルタ定数変更手段407は、触媒30の温度が上昇しているのか温度が低下しているのかを判定する触媒温度状態検出手段(図示せず)を有しており、この触媒温度状態検出手段の検出結果に基づいてフィルタ定数kを変更するようになっている。
【0034】
この場合、触媒30が温度上昇状態にある場合には、温度低下状態にある場合よりも、触媒推定温度演算手段405により算出された触媒温度の応答性が高くなるように補正が行なわれるようになっている。具体的には触媒温度上昇時の方が低下時よりもフィルタ定数kが大きな値として設定されるようになっている。これは、触媒30の温度が上昇するときと低下するときとでは、温度状態変化のメカニズムが大幅に異なるためである。すなわち、触媒30の温度が上昇するときには、触媒30は排気からの受熱及び触媒30の触媒上での反応熱(主にHC,CO2 ,H2 等の未燃物の燃焼熱)による受熱により高い応答性(即ち、ゲインが大きい)で温度状態が変化するのに対し、触媒30の温度が低下するときには、排気への放熱及び触媒30のケースから大気への放熱により温度状態が変化し、応答性が比較的低い(ゲインが低い)。特に、触媒30の反応熱は、反応速度が速く応答性も速い。
【0035】
もちろん、上述したような「排気からの受熱及び触媒30の反応熱による受熱」や「排気への放熱及び触媒30のケースから大気への放熱」は、触媒温度上昇時にも低下時にも生じるが、触媒温度が上昇するということは、放熱量よりも受熱量のほうが多いはずであり、温度の上昇時と低下時とでは受熱量と放熱量との相対的なバランスが異なる。
【0036】
このため、触媒温度の上昇時と低下時とで同じフィルタ定数kを用いると、温度推定にずれが生じてしまい、正しい温度推定が困難となる。これは、実験的にすでに確認されている。そこで、本実施形態では、触媒30の温度上昇時と低下時とでフィルタ定数kを別設定して、極力正確に触媒温度を推定するようになっているのである。
【0037】
ここで、触媒温度が上昇中であるのか又は低下中であるのかの判定手法としては、上式(1)により得られる触媒温度tの今回の値と前回の値との差で判定するようにしてもよいし、上式(3)により得られるフィルタ処理後の触媒温度t0 の今回(n)の値と前回(n−1)の値との差に基づき判定するようにしてもよい。ただし、各回のフィルタ処理直前にフィルタ定数kを決定するほうがより正確に触媒温度を推定することができるので、触媒温度tの今回の値と前回の値との差で判定するほうがより好ましい。
【0038】
一方、上述したように、ECU40には、エンジン1の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段411が設けられている。また、触媒温度推定手段401内には、触媒推定温度をさらに補正する第2の触媒温度補正手段408が設けられており、この燃焼状態判定手段411によりエンジン1の燃焼状態が空燃比の過濃状態(リッチ空燃比)であると判定されると、第2の触媒温度補正手段408により触媒温度が低温側に補正されるようになっている。
【0039】
これは、リッチ運転時には燃料量が比較的多いため、シリンダ内において燃料により冷却が行なわれて排気温度が低下するからである。
そして、このようなリッチ運転時には、第2の触媒温度補正手段408では、例えば、フィルタ処理手段406でフィルタ処理された触媒推定温度に所定値(例えば0.85)をかけて触媒温度が補正されるようになっている。
【0040】
なお、第2の触媒温度補正手段408における補正は上述のような手法に限定されるものではなく、例えば、上式(1)における定数a,bを変更することで触媒温度を補正してもよい。この場合、例えば定数a、bにそれぞれ1以下の係数をかけることで触媒温度が補正されるようになっている。また、上式(1)により算出された値に所定値(例えば0.85)をかけて補正を行なってもよい。
【0041】
そして、このようにして推定(算出)された触媒温度が所定値以上であると判定されると、減速状態検出手段420で減速状態が判定され且つエンジン回転速度Neが所定回転速度以上でると判定されても、触媒30を保護するべく燃焼状態制御手段410により減速燃料カットが禁止されるようになっている。
また、ECU40には触媒温度推定手段401で推定された触媒温度tの上限値及び下限値を制限する制限手段440が設けられており、この制限手段440により触媒温度が上下限値でクリップされるようになっている。
【0042】
ここで、制限手段440は、例えば推定温度tと上限値tMAX とを比較して、小さいほうの値を出力する最小値選択手段と、推定温度tと下限値tMIN とを比較して、大きいほうの値を出力する最大値選択手段(ともに図示省略)とを有しており、これらの最小値選択手段及び最大値選択手段の作用により、温度推定値tが上下限値で制限されるようになっている。
【0043】
なお、このクリップ値(上限値tMAX ,下限値tMIN )は、空燃比がストイキオのときとリッチのときとでそれぞれ異なる設定にしてもよい。これは、上述したようにストイキオ時よりもリッチ時の方が燃料による冷却が期待でき、触媒30の温度が低くなるためである。この場合には、クリップ値は、ストイキオ時の方がリッチ時よりも高い値となる。
【0044】
ところで、ECU40には、触媒温度推定変更手段430が設けられており、運転状態検出手段450に設けられた減速状態検出手段420により減速状態が検出又は判定されると、上記触媒温度推定変更手段430により、触媒温度を上述したエンジン負荷と排気流量とに基づく推定手法(通常運転状態で推定する手法)で設定された値に代えて、触媒温度t=所定値(例えば固定値650℃)に設定されるようになっている。
【0045】
これは、燃料カット中及び燃料カット禁止制御中は、以下の理由▲1▼〜▲3▼により上述の温度推定式(1)では温度推定誤差が大きくなるからである。
▲1▼減速時には吸入空気量及び燃料噴射量が少ないため、通常運転時に較べて燃焼状態がよくない。このため、排気温度や排気中の未燃成分(触媒30で反応する)が通常運転時と異なり、触媒温度も異なる。
▲2▼減速時には吸入空気量、即ち、排気流量が少なく、触媒30の排気流による冷却(熱の持ち去り)が通常運転時に較べて少ないので触媒温度も異なる。なお、排気流による触媒の冷却とは、触媒30の反応熱により排気温度よりも触媒温度の方が高いとき、排気流により触媒30から熱が持ちさられ、触媒30が冷却されることをいう。
▲3▼特に、燃料カット中は、燃料噴射及び燃焼が行なわれていないので、通常運転時(燃焼時)とは排気温度自体が異なり、触媒温度が全く異なる。
【0046】
また、上記▲1▼〜▲3▼以外にも、減速状態時においては、触媒反応熱の発生度合は触媒温度に対する依存度合が高い。具体的には、触媒温度が高いほど触媒30の活性度合が高く反応性も高いので、排ガス中の未燃成分(HC,CO,H2 等)の反応が活発になり、触媒温度はさらに高くなる。
また、燃料カット制御又は燃料カット禁止制御の開始時点における触媒30の担体(ウォッシュコートを含む)の持つ熱量は、燃料カット制御又は燃料カット禁止制御中に放出されて触媒温度が上昇するが、熱量は触媒温度(より正確には減速開始時の触媒温度)に相関する。
【0047】
このような理由により、減速状態判定時には触媒30での反応熱が触媒温度に与える影響が大きく、上述の推定温度算出式(1)では精度の高い温度推定が困難となる。
そこで、このよう減速状態のときには、本実施形態では、触媒推定温度=所定値t1 (例えば650℃)に設定されるようになっている。
【0048】
なお、上述は所定値t1 を固定値とした場合の一例であるが、この所定値t1 は、例えば減速状態判定時における触媒温度推定値t〔式(1)で算出された温度推定値〕に対するマップとして設定してもよい。また、所定値t1 を減速状態判定時における触媒温度,排気流量,空燃比,燃料噴射量及び触媒担体容量(ウォッシュコートを含む)のうち、いずれか1つに対応したマップとしてもよい。なお、上述のパラメータのうち触媒担体容量は一定値であり走行状態に応じて変動するような値ではない。したがって、この触媒担体容量を用いる場合には、他のパラメータと組み合わせて適用することになる。
【0049】
また、運転状態検出手段450に設けられた減速状態判定手段420により、燃料カット制御状態(即ち、アクセルオフで、且つエンジン回転速度Neが所定回転速度以上で、且つ触媒温度が所定値未満の状態)であるか、又は燃料カット禁止制御状態(即ち、アクセルオフで、且つエンジン回転速度Neが所定回転速度以上で、且つ触媒温度が所定値以上の状態)であるかを判定してこの判定結果に基づき所定値t1 を異なる値に設定してもよい。この場合には、減速燃料カット中における触媒温度推定値を燃料カット禁止制御中の触媒温度推定値よりも小さく設定するのが好ましい。これは、減速燃料カット中には燃料噴射が禁止されて燃焼が行なわれないため、燃料カット禁止時(燃焼時)とは排気温度が異なり、触媒温度が大きく異なるからである。
【0050】
そして、上述したように、触媒30の温度推定値tが所定値(閾値)T以上であると、触媒30を保護するべく減速燃料カットが禁止されるようになっている。また、この場合には、リッチ空燃比又はストイキオ空燃比で運転が行なわれるようになっている。
なお、この閾値Tは、触媒30がリーン雰囲気下で劣化し始める温度(リーン耐熱温度)に設定されている。この値は触媒により異なるが、略700〜900℃の値となる。
【0051】
本発明の一実施形態に係る触媒温度推定装置は、上述のように構成されているので、以下のようにして触媒温度が推定される。
まず、クランク角センサ42及び圧力センサ44により検出されたエンジン回転速度Ne及び吸気管圧Pに基づき、体積効率マップ402において体積効率Ev(エンジン負荷L)が求められる。また、排気流量演算手段403において、エンジン回転速度Ne及び体積効率Evから上式(2)により排気流量Qが算出される。
【0052】
一方、定数記憶手段404に予め記憶されたマップに基づき吸気管圧Pから定数a,bが設定される。そして、推定温度演算手段405において、定数a,b及び排気流量Qを用いて上式(1)により触媒温度tが算出される。
次に、フィルタ処理手段406において、上式(3)よりフィルタ処理が実行され、触媒温度tの安定化が図られる。そして、このフィルタ処理手段406により処理された触媒温度フィルタ値t0 があらためて触媒温度tとして出力される。
【0053】
また、式(3)で用いられるフィルタ定数kは、触媒30の温度変化状態に応じてフィルタ定数変更手段407により変更される。この場合、触媒30の温度が上昇しているのか低下しているのかでフィルタ定数kが異なる値に設定され、具体的には触媒温度上昇時の方が低下時よりもフィルタ定数kが大きな値として設定される。
【0054】
また、燃焼状態判定手段411によりエンジン1の空燃比が過濃状態(リッチ)であると判定されると、燃料による排気の温度低下(燃料冷却)を考慮して第2の触媒温度補正手段408により触媒温度tが低温側に補正される。この場合、例えば、上式(1)により算出された値に所定値(例えば0.85)をかけて触媒温度が補正される。
【0055】
また、減速状態検出手段420により減速状態が検出又は判定された場合には、上述により推定された触媒温度tに代えて、触媒温度推定変更手段430により例えば、触媒推定温度=所定値t1 (例えば650℃)と設定されたり、燃料カット制御状態であるか又は燃料カット禁止制御状態であるかを判定してこの判定結果に基づき触媒推定温度t1 が設定される。その後、制限手段440により触媒温度tが上限値及び下限値でクリップされる。
【0056】
そして、このようにして推定された触媒温度tが所定値T以上であると、減速状態検出手段420で減速状態が判定されても、触媒30を保護するべく燃焼状態制御手段410により減速燃料カットが禁止される。
図5は触媒30の温度の実測値と上式(1)により得られる触媒温度tとを比較して示す図であるが、図示するように、本発明によれば高い精度で触媒30の温度を推定することができた。なお、空燃比がリッチ領域にあってリッチ時補正を行なわない場合には触媒温度の推定値の方が実測値に比べて高めとなっているが、上述したように、リッチ領域では触媒温度補正手段408により触媒温度tが低温側に補正される(リッチ時補正)ため、リッチ領域においても実測値により近い触媒温度を得ることができる。
【0057】
このように、本発明の一実施形態に係る触媒温度推定装置では、エンジン負荷としての体積効率Evと排気流量Qとに基づき触媒30の温度を推定するので、温度センサを設けることなく触媒温度を推定でき、コスト増を回避することができる。
また、本実施形態では、触媒30の温度を推定するパラメータとして排気流量Qを用いているので、排気流による触媒30の冷却も考慮されており、精度良く触媒温度を推定することができる利点もある。また、このように高い精度で触媒温度を推定できるので、触媒30の熱劣化を確実に防止することができる利点があるほか、必要なときだけ(触媒30が所定温度以上の高温の時だけ)精度良く燃料カット制御を実行できるという利点がある。
【0058】
また、触媒温度にフィルタ処理を施すことにより、推定された触媒温度の安定化を図ることができ、触媒温度の推定精度をさらに高めることができる。
また、触媒30が温度上昇状態にある場合には、温度低下状態にある場合よりも、触媒温度の応答性が高くなるように推定温度が補正されるので、やはり高い精度で触媒温度を推定することができる。つまり、触媒30の温度が上昇するときには、排気からの受熱及び触媒30上での反応熱による受熱により触媒温度変化は比較的高い応答性を示すのに対して、触媒30の温度が低下するときには、排気への放熱及び大気への放熱によって温度が低下するのみであるので応答性が比較的低い。そこで、触媒が温度上昇している場合には温度低下している場合よりも、触媒温度の応答性が高くなるように補正を行なうことで、正確な温度推定を行なうことができるのである。
【0059】
具体的には、触媒30の温度変化状態(温度上昇又は低下)に応じて応じてそれぞれフィルタ定数kを設定することで、より高精度に触媒温度を推定することができるのである。
また、燃焼状態がリッチ空燃比のときには、推定される触媒温度を低温側に補正するので、燃料冷却による温度低下分についても考慮されることになり、やはり高い精度で触媒温度を推定することが可能となる。
【0060】
また、減速状態時には、触媒温度を、上式(1)とは異なる手法により設定される値(例えば所定値t1 =650℃)に設定することにより、減速時にも精度良く触媒の温度30を推定することができる利点がある。つまり、減速時には、排気温度や排気中の未燃成分が通常運転時と異なるほか、排気流による冷却(熱の持ち去り)も少なく、上式(1)により触媒温度を推定した場合には、温度推定誤差が大きくなる。
【0061】
これに対して、本発明では、減速状態時には、通常運転時で推定される触媒温度を他の値に変更することにより、減速状態時にも高い精度で触媒温度を推定することができるという利点がある。
また、減速状態時に燃料カット制御状態であるか又は燃料カット禁止制御状態であるかを判定して、この判定結果に基づき触媒温度の所定値t1 を異なる値に設定するように構成した場合には、減速状態時においても、より高い精度で触媒温度を推定することができるようになる。
【0062】
なお、本発明の実施形態は上述に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、燃料カット制御が実施され得る状態(即ち、アクセルOFFで且つエンジン回転速度Neが所定回転速度以上である状態)を減速状態と判定し、この減速状態において触媒温度を他の値に変更するようにしてもよい。
【0063】
また、本実施形態では、エンジン負荷と排気流量とに応じて推定される触媒温度に対して触媒の温度変化状態に応じて異なる補正を行なう構成としたが、その他の方法により推定される触媒温度や直接検出される触媒温度に対しても同様に触媒の温度変化状態に応じて異なる補正を行なうようにしてもよい。また、本実施形態ではエンジン1として、いわゆる筒内噴射型火花点下式内燃機関を適用した場合を説明したが、本発明が適用されるエンジンはこのようなものに限定されるものではなくディーゼルエンジンに適用してもよい。また、本実施形態では触媒30として三元触媒を用いた場合を説明したが、触媒30はNOx触媒等、種々の触媒を適用することができる。
【0064】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1記載の本発明の触媒温度推定装置によれば、触媒の温度変化状態が温度上昇状態であるのか温度低下状態であるのかに応じて、推定される触媒温度に対して異なる補正を行なうので、高い精度で触媒温度を推定することができる利点がある。
【0065】
また、触媒が温度上昇状態にある場合には温度低下状態にある場合よりも、触媒推定温度の変化に対して高い応答性で補正後の触媒温度が変化するように、触媒推定温度に対して補正を行なうことにより、さらに正確な温度推定を行なうことができる利点がある。また、エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷と排気流量検出手段で検出された排気流量とに基づき触媒の温度を推定するという簡素な構成により、減速状態運転時に温度センサ等の新たな部品を設けることなく触媒温度を推定でき、このためコスト増を回避することができる利点がある。また、触媒の温度を推定する際に排気流量を用いることにより、排気流による触媒の冷却が考慮されることとなり、精度良く触媒温度を推定することができる。また、このように高い精度で触媒温度を推定できるので、触媒の熱劣化を確実に防止することができる利点がある。
また、請求項2記載の本発明の触媒温度推定装置によれば、請求項1の利点に加えて、触媒推定温度にフィルタ処理を施すとともに、フィルタ処理におけるフィルタ定数を触媒が温度上昇状態にある場合と温度低下状態にある場合とで変更するので、温度変化状態に応じて正確に触媒温度を推定することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる触媒温度推定装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる触媒温度推定装置の要部構成を示す模式的なブロック図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかる触媒温度推定装置を創案する過程で得られた触媒温度の実測データを示す図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかる触媒温度推定装置の定数記憶手段に記憶されるマップの一例である。
【図5】本発明の一実施形態にかかる触媒温度推定装置の作用,効果を説明するための図である。
【符号の説明】
1 エンジン
20 排気管(排気通路)
30 触媒(排気浄化触媒)
42 エンジン負荷検出手段及び排気流量検出手段としてのクランク角センサ
44 エンジン負荷検出手段及び排気流量検出手段としての圧力センサ
401 触媒温度推定手段
406 触媒温度補正手段としてのフィルタ処理手段
407 フィルタ定数変更手段
408 第2の触媒温度補正手段
411 燃焼状態判定手段
420 減速状態検出手段
430 触媒温度推定変更手段
450 運転状態検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalyst temperature estimation device suitable for use in vehicles such as automobiles, and more particularly to a catalyst temperature estimation device that estimates the temperature of an exhaust purification catalyst that purifies harmful substances in engine exhaust.
[0002]
[Prior art]
An exhaust purification catalyst (hereinafter simply referred to as a catalyst) interposed in an engine exhaust system is generally sintered (the particles held on the carrier are agglomerated with each other at a high temperature as the temperature becomes higher and the oxidizing atmosphere (lean air-fuel ratio)). As a result, the particle diameter is likely to be deteriorated easily. Accordingly, the heat-resistant temperature of the catalyst is generally lower when the catalyst is in an oxidizing atmosphere than when the catalyst is in a reducing atmosphere (rich air-fuel ratio).
[0003]
For this reason, in order to suppress thermal degradation of the catalyst, it is necessary to accurately avoid a situation where the catalyst is at a high temperature and in an oxidizing atmosphere.
By the way, in recent years, a deceleration fuel cut that temporarily stops (fuel cut) the fuel supply to the engine at the time of deceleration for the purpose of reducing CO 2 (that is, reducing fuel consumption). Vehicles equipped with the device have been put into practical use.
[0004]
However, at the time of such a deceleration fuel cut, only air is discharged from the cylinder where the fuel is cut, and as a result, the exhaust air-fuel ratio tends to become a lean air-fuel ratio.
Therefore, in the case of such an engine, when the fuel is cut, there are many opportunities for the catalytic converter to be in an oxidizing atmosphere and at a high temperature.
[0005]
Therefore, a technique has been proposed in which the temperature of the catalyst is detected by a temperature sensor and deceleration fuel cut is prohibited when the catalyst temperature becomes high (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-137339). In addition to the above, the catalyst bed temperature is estimated from the intake air amount, and the deceleration fuel cut is prohibited when the catalyst bed temperature is high, or the deceleration fuel cut is prohibited based on the engine speed and the engine load. Have been proposed (for example, JP-A-8-144814).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, among such conventional techniques, when it is attempted to directly detect the catalyst temperature using a temperature sensor, it is difficult to attach the temperature sensor to the catalyst carrier, so the catalyst temperature is accurately detected directly. It is not possible. For this reason, the temperature sensor is attached to any position of the catalyst, but in this case, there is a problem that a measurement error occurs. Moreover, since it is necessary to add a temperature sensor newly, there exists a subject of causing a cost increase.
[0007]
Further, in the method of estimating the catalyst temperature from the intake air amount, there is a problem that the estimation accuracy is low because no consideration is given to the exhaust gas temperature. In addition, since the temperature change mechanism differs greatly between when the temperature rises and when the catalyst falls, accurate estimation of the catalyst temperature is possible if the catalyst temperature is estimated using the same method when the temperature rises and falls. There is a problem that it becomes difficult.
[0008]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a catalyst temperature estimation device capable of accurately estimating the temperature of a catalyst with a simple configuration.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the catalyst temperature estimation device according to the first aspect of the present invention is a catalyst temperature estimation device that estimates the temperature of an exhaust purification catalyst that is provided in an exhaust passage of an engine and purifies harmful substances in exhaust gas. An engine load detecting means for detecting a load; an exhaust flow detecting means for detecting an exhaust flow rate in the exhaust passage; an engine load detected by the engine load detecting means; and an exhaust flow rate detected by the exhaust flow detecting means. and the estimated temperature calculating means for calculating an estimated temperature of the catalyst on the basis, and the catalyst temperature state detecting means to detect the temperature change state of the catalyst, the temperature change state of the catalyst detected by the catalyst temperature state detecting means temperature depending on whether the temperature drop state or in the non-raised position, and the catalyst temperature correcting means for performing different correction on the estimated catalyst temperature is calculated at the estimated temperature calculating means Since provided, it is possible to estimate the catalyst temperature with high accuracy.
In particular, since the catalyst temperature can be estimated without providing new parts such as a temperature sensor, an increase in cost can be avoided. Further, by using the exhaust flow rate when estimating the temperature of the catalyst, cooling of the catalyst by the exhaust flow is taken into consideration, and the catalyst temperature can be estimated with high accuracy. Further, since the catalyst temperature can be estimated with such high accuracy, thermal deterioration of the catalyst can be reliably prevented.
[0010]
The catalyst temperature correcting means changes the corrected catalyst temperature with higher responsiveness to changes in the estimated catalyst temperature when the catalyst is in a temperature rising state than when the catalyst is in a temperature decreasing state. As described above, the estimated temperature is corrected.
With such a configuration, the catalyst temperature can be estimated with higher accuracy. That is, when the temperature of the catalyst rises, the change in the catalyst temperature shows a relatively high response due to the heat received from the exhaust and the reaction heat due to the combustion on the catalyst, while the catalyst temperature falls The change in the catalyst temperature is only the heat release to the exhaust gas, and the response is relatively low. Therefore, when the temperature of the catalyst is rising, the correction is performed so that the response of the corrected change in the catalyst temperature with respect to the change in the estimated catalyst temperature is higher than when the temperature is decreasing, Accurate temperature estimation can be performed.
[0011]
Further, in the catalyst temperature estimation device according to the present invention described in claim 2, the catalyst temperature correction means according to claim 1, wherein the catalyst temperature correction means performs a filter process on the estimated catalyst estimated temperature , and sets a filter constant in the filter process. Since the catalyst is set to be changed between when the temperature is increased and when the temperature is decreased, the catalyst temperature can be accurately estimated according to the temperature change state.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a catalyst temperature estimation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration, and FIG. 2 is a schematic block diagram showing the main configuration.
An engine 1 shown in FIG. 1 is a so-called in-cylinder injection type spark ignition engine that supplies fuel directly into a cylinder, and includes fuel injection in an intake stroke (intake stroke injection) and fuel injection in a compression stroke (compression stroke). (Injection) can be switched.
[0015]
This in-cylinder injection engine 1 is operated at a stoichiometric air fuel ratio (stoichio), an operation at a rich air fuel ratio (rich A / F) (rich air fuel ratio operation), or a lean air fuel ratio (lean A / F). Operation (lean air-fuel ratio operation) is possible, and the above-mentioned plurality of operation modes are switched according to conditions obtained from various parameters.
The cylinder head 2 of the engine 1 is provided with an ignition plug 4 and a
[0016]
A fuel supply device (not shown) is connected to the
An intake port 9 is formed in the cylinder head 2 in a substantially upright direction for each cylinder, and one end of an
[0017]
The cylinder head 2 has an exhaust port 11 for each cylinder, and an
[0018]
The three-
[0019]
The
Various sensors such as the above-described
[0020]
Further, the
On the other hand, on the output side of the
[0021]
In addition, the engine 1 is configured to perform so-called deceleration fuel cut control (or simply referred to as fuel cut) in which fuel supply is stopped when the engine 1 is decelerated for the purpose of improving fuel consumption.
That is, as shown in FIG. 2, the
[0022]
Among them, the deceleration state detecting means 420 includes an accelerator opening sensor (not shown) for detecting or determining the accelerator depression degree and accelerator depression state of the driver, a vehicle speed sensor (not shown) for detecting the vehicle speed, and an engine rotational speed Ne. An engine rotation speed sensor (crank angle sensor 42) to be detected is connected.
The deceleration state detection means 420 determines that the vehicle is in a decelerating running state (or simply referred to as a deceleration state), for example, when it detects a state where the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined value and the driver stops depressing the accelerator pedal (accelerator OFF). To do. In addition, when the deceleration state is determined and the state in which the engine rotational speed Ne is equal to or higher than the predetermined rotational speed is detected, the fuel injection from the
[0023]
The combustion
When the deceleration state detection means 420 determines the deceleration state of the engine 1 (for example, when the driver stops the depression of the accelerator pedal and the engine rotational speed Ne is equal to or higher than a predetermined rotational speed), the combustion state control means By 410, fuel injection from the
[0024]
In this embodiment, the deceleration fuel cut control is configured to be performed for all cylinders, but may be configured to be performed only for some cylinders. On the other hand, when it is estimated that the
[0025]
Hereinafter, the main part of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the
[0026]
Here, a method for estimating the catalyst temperature in the catalyst temperature estimating means 401 will be described. FIG. 3 shows the data of the actual measured catalyst temperature in a test run or the like. As shown in the figure, there is a linear correlation between the exhaust flow rate and the catalyst temperature using the intake pipe pressure (engine load) as a parameter. Recognize. Therefore, in the present invention, the catalyst temperature is estimated using this characteristic.
[0027]
That is, assuming that the catalyst temperature is t and the exhaust gas flow rate is Q, a linear relationship such as the following equation (1) is established between the catalyst temperature t and the exhaust gas flow rate Q from the experimental results shown in FIG.
t = aQ + b (1)
In the above equation, the values a and b can be calculated from measured data during actual vehicle travel using the least square method, and the value a is a catalyst for the intake pipe pressure as shown in FIG. Prestored in the constant storage means 404 in the temperature estimation means 401. That is, the value a is set to a value corresponding to the intake pipe pressure as the engine load L. The value a is not limited to the intake pipe pressure, and may be set to a value according to a value correlated with the engine load such as volumetric efficiency Ev, intake air amount, throttle opening, and the like. Similarly, the value b may be set to a value corresponding to the engine load L.
[0028]
Further, the catalyst temperature estimating means 401 is provided with a
The catalyst temperature estimating means 401 is also provided with an exhaust flow rate calculating means 403 for calculating the exhaust flow rate Q, and the exhaust flow rate Q is calculated by the following equation (2) using the engine rotational speed Ne and the volumetric efficiency Ev. It is like that.
[0029]
Q = 1/2 × total displacement × (Ne / 60) × Ev (2)
However, the unit of the engine speed Ne is [rpm].
In the above description, the volumetric efficiency Ev is applied as the engine load L, and the exhaust flow rate Q is calculated based on the volumetric efficiency Ev. However, in the speed density method (D Jetronic method), the volumetric efficiency Ev (engine load L ) Is obtained from the engine speed Ne and the intake pipe pressure, the
[0030]
Further, as the exhaust flow rate detecting means, a sensor that actually detects the exhaust flow rate Q may be provided in the
In addition to the volumetric efficiency Ev, any parameter representing the engine load may be used as long as it correlates to the engine load, such as intake pipe pressure, intake air amount, throttle opening, and target Pe. May be.
[0031]
Now, referring back to FIG. 2, the catalyst temperature estimation method will be described. As shown in the figure, the catalyst temperature estimation means 401 is provided with estimated temperature calculation means 405 for obtaining an estimated temperature t by calculation. In the temperature calculation means 405, the catalyst temperature t is calculated by the above equation (1).
Further, the catalyst temperature estimating means 401 is provided with a filter processing means (catalyst temperature correcting means) 406 for performing a filter process on the catalyst temperature calculated by the catalyst estimated temperature calculating means 405. When the estimated value of the catalyst temperature t is calculated as described above, a filter process is executed next, thereby stabilizing the estimated catalyst temperature.
[0032]
Specifically, the filter processing means 406 calculates the catalyst temperature filter value by the following equation (3).
Catalyst temperature filter value t 0 (n) = (1−k) Catalyst temperature filter value t 0 (n−1)
+ K · Estimated temperature t (3)
Here, k is a filter constant (gain). Then, the catalyst temperature filter value t 0 processed by the filter processing means 406 is output again as the catalyst temperature.
[0033]
The
[0034]
In this case, when the
[0035]
Of course, the above-mentioned "heat reception from the exhaust gas and heat reception by the reaction heat of the
[0036]
For this reason, if the same filter constant k is used when the catalyst temperature is rising and when the catalyst temperature is decreasing, the temperature estimation is deviated and it is difficult to correctly estimate the temperature. This has already been confirmed experimentally. Therefore, in the present embodiment, the catalyst temperature is estimated as accurately as possible by separately setting the filter constant k depending on whether the temperature of the
[0037]
Here, as a method for determining whether the catalyst temperature is increasing or decreasing, the determination is made based on the difference between the current value and the previous value of the catalyst temperature t obtained by the above equation (1). Alternatively, the determination may be made based on the difference between the current (n) value and the previous (n-1) value of the filtered catalyst temperature t 0 obtained by the above equation (3). However, it is more preferable to determine the difference between the current value and the previous value of the catalyst temperature t because the catalyst temperature can be more accurately estimated immediately before each filter process.
[0038]
On the other hand, as described above, the
[0039]
This is because the amount of fuel is relatively large during the rich operation, and cooling is performed by the fuel in the cylinder, so that the exhaust temperature is lowered.
In such a rich operation, the second catalyst
[0040]
The correction in the second catalyst temperature correction means 408 is not limited to the above-described method. For example, even if the catalyst temperature is corrected by changing the constants a and b in the above equation (1). Good. In this case, for example, the catalyst temperature is corrected by multiplying the constants a and b by a coefficient of 1 or less, respectively. Further, the correction may be performed by multiplying the value calculated by the above equation (1) by a predetermined value (for example, 0.85).
[0041]
When it is determined that the estimated (calculated) catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value, the deceleration state detecting means 420 determines a deceleration state and determines that the engine rotational speed Ne is equal to or higher than the predetermined rotational speed. Even in this case, the combustion state control means 410 prohibits the deceleration fuel cut so as to protect the
Further, the
[0042]
Here, the limiting
[0043]
The clip value (upper limit value t MAX , lower limit value t MIN ) may be set differently when the air-fuel ratio is stoichiometric and rich. This is because, as described above, cooling by the fuel can be expected in the rich state than in the stoichiometric state, and the temperature of the
[0044]
By the way, the
[0045]
This is because during the fuel cut and during the fuel cut prohibition control, the temperature estimation error in the above temperature estimation formula (1) becomes large due to the following reasons (1) to (3).
(1) Since the intake air amount and the fuel injection amount are small during deceleration, the combustion state is not as good as that during normal operation. For this reason, the exhaust temperature and the unburned components in the exhaust (reacted by the catalyst 30) are different from those during normal operation, and the catalyst temperature is also different.
(2) During deceleration, the amount of intake air, that is, the exhaust flow rate is small, and the catalyst temperature is also different because the cooling (exclusion of heat) by the exhaust flow of the
(3) Particularly during fuel cut, fuel injection and combustion are not performed, so the exhaust temperature itself is different from that during normal operation (combustion), and the catalyst temperature is completely different.
[0046]
In addition to the above (1) to (3), in the deceleration state, the degree of catalyst reaction heat generation is highly dependent on the catalyst temperature. Specifically, the higher the catalyst temperature, the higher the degree of activity of the
Further, the heat amount of the carrier (including the washcoat) of the
[0047]
For these reasons, the heat of reaction at the
Therefore, in such a deceleration state, in this embodiment, the estimated catalyst temperature is set to a predetermined value t 1 (for example, 650 ° C.).
[0048]
Although the above description is an example when the predetermined value t 1 is a fixed value, the predetermined value t 1 is, for example, the estimated catalyst temperature t [estimated temperature calculated by the equation (1) at the time of deceleration state determination] ] May be set as a map. Further, the predetermined value t 1 may be a map corresponding to any one of the catalyst temperature, the exhaust flow rate, the air-fuel ratio, the fuel injection amount, and the catalyst carrier capacity (including washcoat) at the time of determining the deceleration state. Of the above-mentioned parameters, the catalyst carrier capacity is a constant value and is not a value that varies depending on the running state. Therefore, when this catalyst carrier capacity is used, it is applied in combination with other parameters.
[0049]
Further, the fuel cut control state (that is, the accelerator is off, the engine rotational speed Ne is equal to or higher than the predetermined rotational speed, and the catalyst temperature is lower than the predetermined value) by the deceleration state determining means 420 provided in the operating
[0050]
As described above, when the estimated temperature value t of the
The threshold value T is set to a temperature at which the
[0051]
Since the catalyst temperature estimation apparatus according to an embodiment of the present invention is configured as described above, the catalyst temperature is estimated as follows.
First, based on the engine rotational speed Ne and the intake pipe pressure P detected by the
[0052]
On the other hand, constants a and b are set from the intake pipe pressure P based on a map stored in advance in the constant storage means 404. Then, in the estimated temperature calculation means 405, the catalyst temperature t is calculated by the above equation (1) using the constants a and b and the exhaust flow rate Q.
Next, in the filter processing means 406, the filter process is executed from the above equation (3), and the catalyst temperature t is stabilized. Then, the catalyst temperature filter value t 0 processed by the filter processing means 406 is output again as the catalyst temperature t.
[0053]
Further, the filter constant k used in the equation (3) is changed by the filter constant changing means 407 according to the temperature change state of the
[0054]
Further, when the combustion
[0055]
If the deceleration state is detected or determined by the deceleration
[0056]
If the estimated catalyst temperature t is equal to or higher than the predetermined value T, the combustion state control means 410 protects the
FIG. 5 is a diagram showing a comparison between the actual measured value of the temperature of the
[0057]
Thus, in the catalyst temperature estimation device according to one embodiment of the present invention, the temperature of the
In this embodiment, since the exhaust flow rate Q is used as a parameter for estimating the temperature of the
[0058]
Further, by applying a filter process to the catalyst temperature, the estimated catalyst temperature can be stabilized, and the estimation accuracy of the catalyst temperature can be further increased.
In addition, when the
[0059]
Specifically, the catalyst temperature can be estimated with higher accuracy by setting the filter constant k in accordance with the temperature change state (temperature increase or decrease) of the
In addition, when the combustion state is a rich air-fuel ratio, the estimated catalyst temperature is corrected to the low temperature side, so that the temperature drop due to fuel cooling is also taken into consideration, and the catalyst temperature can also be estimated with high accuracy. It becomes possible.
[0060]
Further, by setting the catalyst temperature to a value (for example, a predetermined value t 1 = 650 ° C.) set by a method different from the above equation (1) during the deceleration state, the
[0061]
On the other hand, the present invention has an advantage that the catalyst temperature can be estimated with high accuracy even during the deceleration state by changing the catalyst temperature estimated during the normal operation to another value during the deceleration state. is there.
Further, it is judged whether or fuel cut prohibiting control mode is a fuel cut control state during deceleration state, when configured to set the predetermined value t 1 of the catalyst temperature on the basis of this determination result to different values This makes it possible to estimate the catalyst temperature with higher accuracy even in the deceleration state.
[0062]
The embodiment of the present invention is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, a state in which fuel cut control can be performed (that is, a state where the accelerator is OFF and the engine rotational speed Ne is equal to or higher than a predetermined rotational speed) is determined as a deceleration state, and the catalyst temperature is changed to another value in this deceleration state. You may do it.
[0063]
In this embodiment, the catalyst temperature estimated according to the engine load and the exhaust flow rate is corrected differently according to the temperature change state of the catalyst. However, the catalyst temperature estimated by other methods is used. Similarly, different corrections may be performed on the directly detected catalyst temperature depending on the temperature change state of the catalyst. In the present embodiment, a case where a so-called in-cylinder injection type spark point internal combustion engine is applied as the engine 1 has been described. However, the engine to which the present invention is applied is not limited to this, and diesel engine It may be applied to the engine. In the present embodiment, the case where a three-way catalyst is used as the
[0064]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the catalyst temperature estimation device of the present invention described in claim 1, the estimated catalyst temperature is determined depending on whether the temperature change state of the catalyst is the temperature increase state or the temperature decrease state. Therefore, there is an advantage that the catalyst temperature can be estimated with high accuracy.
[0065]
In addition, when the catalyst is in the temperature rising state , the corrected catalyst temperature changes with higher responsiveness to the change in the estimated catalyst temperature than in the temperature lowered state . By performing the correction, there is an advantage that more accurate temperature estimation can be performed. In addition, a simple configuration in which the temperature of the catalyst is estimated based on the engine load detected by the engine load detection means and the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detection means allows new parts such as a temperature sensor to be installed during deceleration operation. There is an advantage that the catalyst temperature can be estimated without providing it, and thus an increase in cost can be avoided. Further, by using the exhaust flow rate when estimating the temperature of the catalyst, cooling of the catalyst by the exhaust flow is taken into consideration, and the catalyst temperature can be estimated with high accuracy. In addition, since the catalyst temperature can be estimated with such high accuracy, there is an advantage that the thermal deterioration of the catalyst can be surely prevented.
According to the catalyst temperature estimating apparatus of the present invention as set forth in claim 2, in addition to the advantage of claim 1, the catalyst is subjected to the filter process and the filter constant in the filter process is in a temperature rising state. Since it changes with the case where it is in a case and a temperature fall state, there exists an advantage which can estimate a catalyst temperature correctly according to a temperature change state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a catalyst temperature estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram showing a main configuration of a catalyst temperature estimation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing measured data of catalyst temperature obtained in the process of creating a catalyst temperature estimation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an example of a map stored in a constant storage unit of the catalyst temperature estimation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation and effect of the catalyst temperature estimation device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1
30 Catalyst (Exhaust gas purification catalyst)
42
Claims (2)
該エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、
該排気通路における排気流量を検出する排気流量検出手段と、
該エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷と該排気流量検出手段で検出された排気流量とに基づき該触媒の推定温度を演算する推定温度演算手段と、
該触媒の温度変化状態を検出する触媒温度状態検出手段と、
該触媒温度状態検出手段により検出される該触媒の温度変化状態が温度上昇状態であるのか温度低下状態であるのかに応じて、該推定温度演算手段で演算される該触媒推定温度に対して異なる補正を行なう触媒温度補正手段とをそなえ、
該触媒温度補正手段は、該触媒が温度上昇状態にある場合には温度低下状態にある場合よりも該触媒推定温度の変化に対して高い応答性で該補正後の該触媒温度が変化するように、該触媒推定温度に対して補正を行なう
ことを特徴とする、触媒温度推定装置。In a catalyst temperature estimation device that estimates the temperature of an exhaust purification catalyst that is provided in an exhaust passage of an engine and purifies harmful substances in exhaust,
Engine load detecting means for detecting the load of the engine;
An exhaust flow rate detecting means for detecting an exhaust flow rate in the exhaust passage;
And the estimated temperature calculating means for calculating an estimated temperature of the catalyst based on the exhaust flow rate detected by the detected engine load and the exhaust gas flow rate detection means in the engine load detecting means,
Catalyst temperature state detecting means for detecting a temperature change state of the catalyst;
Depending on whether the temperature change state of the catalyst detected by the catalyst temperature state detecting means is a temperature rising state or a temperature lowering state, it differs from the estimated catalyst temperature calculated by the estimated temperature calculating means And a catalyst temperature correction means for performing correction,
The catalyst temperature correcting means may change the corrected catalyst temperature with higher responsiveness to a change in the estimated catalyst temperature when the catalyst is in a temperature rising state than in a temperature lowering state. , let row correction on the estimated catalyst temperature
Characterized the this, the catalyst temperature estimating unit.
ことを特徴とする、請求項1記載の触媒温度推定装置。The catalyst temperature correcting means performs a filtering process on the estimated estimated catalyst temperature , and changes a filter constant in the filtering process depending on whether the catalyst is in the temperature increasing state or the temperature decreasing state. The catalyst temperature estimation device according to claim 1, wherein the catalyst temperature estimation device is set as follows.
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