催化剂劣化判断方法_5

文档序号:9906749阅读:来源:国知局
催化剂600,则被判断为NG的频 度(概率)越大。因此,可以考虑到如下的对策:通过在图10的步骤中选择进行重复判断,并 在每次进行判断时将其结果存储在电子控制装置200未图示的存储部中,基于该存储结果 判断氧化催化剂600的劣化程度,从而提高了实际使用上的检测精度。例如,在规定判断次 数中被判断为NG的频度小于等于基准次数的情况下,可以判断为氧化催化剂600中没有发 生视为问题的劣化,在超过某基准次数的情况下,可以判断为氧化催化剂600中发生了视为 问题的劣化。此外,在进行重复判断的情况下,由于每次判断时氧化催化剂600的温度有可 能变动,因此所使用的阈值在每次判断时有可能不同。
[0123] 或者,从Fresh品的阶段若断续地(随着时间的推进)进行判断,考虑到会有最初被 连续判断为0K,不久便被判断为NG的情况的发生,尽管在该时点会发生一些先后的情况,但 也能够捕捉到氧化催化剂600的劣化的发生。
[0124]以上意味着:如本实施方式中通过Passive OBD进行的判断一样,即使仅针对下游 侧未燃烧的烃气体浓度NI设定阈值,也能够按照要求的判断精度在实际使用中以足够的精 度进行氧化催化剂600的劣化程度的判断。
[0125] (Active OBD的步骤例) 图13是示出通过Active OBD进行判断的步骤的一例的图。对通过Active OBD进行的判 断而言,首先,与Passive OBD相同,从通过温度传感器110确认氧化催化剂600上游侧的排 气G的温度(排气温度)开始(步骤S11)。更具体而言,通过电子控制装置200取得从温度传感 器110发出的排气温度检测信号sgl2,来确定排气温度。该排气温度被视为该时点下的氧化 催化剂600的温度。
[0126] 接着,电子控制装置200从预先存储在该存储部中的Active OBD用的阈值数据调 出与该排气温度对应的Active OBD用的未燃烧的烃气体浓度的阈值(步骤S12)。在Active OBD的情况下,阈值也是在氧化催化剂600的可取温度范围(大概-40°C~1000°C)内的所有 的温度下预先确定的。由于对阈值的赋予方式没有特别的限定,因此既可以作为氧化催化 剂600的温度(排气温度)的连续函数赋予,也可以按每个温度范围作为固定值赋予。
[0127] 接着,通过由电子控制装置200针对燃料喷射阀301发送燃料喷射指示信号sgl,从 而从燃料喷射阀301产生极微量且短时间的燃料喷射(步骤S13)。更具体而言,该燃料喷射 在发动机主体部300的发动机周期中的后喷射的时点进行。另外,单位喷射量优选为1~3 (mg/injection),喷射时间优选为1~6(sec),总喷射量优选为15~130(mg)。尤其,总喷射 量优选为50~65(mg)。在该情况下,在抑制燃料喷射量的同时,也适合通过Active OBD进行 判断。此外,总喷射量由以下的(式2)算出。
[0128]总喷射量(mg)=单位喷射量(mg/injection) X喷射时间(sec) X发动机转速 (rpm)/120(式2) 另外,在表1中示出了总喷射量的主要例。
[0129] 【表1】
[0130] 如表1所示,在排气温度为大约150°C、发动机转速为2000(rpm)的情况下以及排气 温度为大约200°C、发动机转速为2500 (rpm)的情况下,并且在单位喷射量为3 (mg/ ;[11」601:;[011)、喷射时间为1(860)的情况下,总喷射量为50~65(11^)范围内的值。
[0131] 此外,表1中为了进行比较,对以汽车的排气管中通常安装的DPF(柴油微粒子捕集 过滤器)为对象进行的用于再生该DPF的燃料喷射的情况(DPF再生模式)的例子一并进行了 记载。如表1中进行的例示,在排气温度为大约150°C、发动机转速为2000(rpm)的状况下进 行该DPF再生模式的情况下,单位喷射量为6(11^/;[11」601:;[011)左右的喷射以150(860)长的喷 射时间进行。该情况下的总喷射量为15000 (mg)左右。由于该值为本实施方式中通过Active OBD进行判断的情况下的总喷射量的数百倍,因此可以使本实施方式中进行的Active OBD 中的燃料消耗量在实际使用上极少。
[0132] 若进行这种极微量的燃料喷射,则在伴随着发动机主体部300的运转而稳定地排 出的排气G的基础上,喷射的燃料在发动机主体部300的内部也被气化而重叠地向排气管 500排出,浓度高于稳定状态的未燃烧的烃气体被送向氧化催化剂600。
[0133] 进而,在与该燃料喷射关联的时点,更具体而言,包含伴随燃料喷射产生的高浓度 的未燃烧的烃气体的排气G到达氧化催化剂600,在内部发生针对该排气G中未燃烧的烃气 体的吸附或氧化之后,在其残留气体向下游侧排出的时点,与Passive OBD的情况相同,在 HC传感器100中,测量氧化催化剂600的下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl (步骤S14)。
[0134] 之后的步骤与Passive OBD的情况相同。即,若进行下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl 的测量与阈值的调出,则电子控制装置200将测量值与阈值进行比较(步骤S15),在前者大 的情况下(在步骤S15中,为YES),判断为在氧化催化剂600中发生了视为问题(需要更换等) 的劣化(为NG)(步骤S16),在后者大的情况下(在步骤S15中,为NO),判断为没有发生这种劣 化(为0K)(步骤S17)。
[0135] 不论判断为NG还是判断为0K,在判断完成后,进一步重复进行判断的情况下(在步 骤S18中,为YES),再次从通过温度传感器110进行排气温度的确认开始重复进行处理。在非 此情况下,则直接完成判断(在步骤S18中为NO)。
[0136] (通过Active OBD进行判断的详细内容) 关于通过图13所示的步骤进行的利用Active OBD的判断,依据图14至图18对其特征进 行说明。
[0137] 首先,图14是针对几个变换率,示出氧化催化剂600的温度在氧化区域的情况下 (以下,使该温度为Tc)上游侧未燃烧的烃气体浓度Nu与下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl之间 的关系的图。例如,Tc = 200°C。在图14中,针对变换率为90%、80%、70%的情况下上游侧未 燃烧的烃气体浓度Nu与下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl的关系分别用细实线、虚线、粗实线 进行表示。此外,在温度Tc的情况下,变换率为90 %的是Fresh品。
[0138] 另一方面,图15是针对几个变换率,示出氧化催化剂600的温度在吸附区域的情况 下(以下,使该温度为Td)上游侧未燃烧的烃气体浓度Nu与下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl的 关系的图。例如,Td = 150°C。在图15中,针对变换率为50 %、30 %、10 %的情况下上游侧未燃 烧的烃气体浓度Nu与下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl的关系分别用细实线、虚线、粗实线进 行表示。此外,在温度Td的情况下,变换率为50 %的是Fresh品。
[0139] 此外,在图14及图15中,将坐标范围扩展到了比图11及图12高浓度的一侧,但由于 氧化催化剂600的变换率始终遵从(式1),因此即使上游侧未燃烧的烃气体浓度Nu的值变 大,下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl也相对于上游侧未燃烧的烃气体浓度Nu具有线性。因此, 如图14及图15所示,氧化催化剂600的变换率的大小与图11及图12相同,由直线的斜率的大 小来表示。
[0140]对进行基于Active OBD的判断而言,在根据下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl是否超 过了预先确定的阈值来判断是NG还是OK这一点上,与进行基于Passive OBD的判断是共通 的。
[0141]但是,在进行基于Active OBD的判断的情况下,由于是在进行了燃料喷射的基础 上实施判断,因此实施判断时的上游侧未燃烧的经气体浓度Nu高于进行基于Passive OBD 的判断时利用的上游HC浓度变动范围Rl。
[0142] 图16及图17是举例示出以Fresh品与Aged品为对象进行基于Active OBD的判断时 来自HC传感器100的输出值(HC传感器输出)判断前后的时间变化的图。图16是氧化催化剂 600的温度属于氧化区域的200°C时的图,图17是氧化催化剂600的温度属于吸附区域的150 °C时的图。此外,前者的燃料喷射的条件是单位喷射量为l(mg/inj ection)、喷射时间为6 (sec),后者的燃料喷射的条件是单位喷射量为3(mg/injection)、喷射时间为l(sec)。
[0143] 图16及图17均为:在横轴的时间为大约20秒处,进行燃料喷射,在其之后数秒的时 点HC传感器输出增大。在该输出值增大的时点,通过电子控制装置200取得HC传感器输出, 用于基于Active OBD的判断。此外,图16及图17的纵轴为实际的HC传感器输出电压值的单 位"mV"。在实施Active OBD时,如上所述,像这样,根据作为电压值表示的HC传感器输出计 算浓度值,并与阈值进行比较。
[0144] 在实施Active OBD时,像这样,鉴于HC传感器输出中发生了大的变动,在图14及图 15中,将实施该Active OBD时上游侧未燃烧的烃气体浓度Nu取得的浓度范围作为燃料喷射 时的上游HC浓度变动范围R2来表示。即,在基于Active OBD的判断中,在上游侧未燃烧的烃 气体浓度Nu处于该上游HC浓度变动范围R2的范围内时,通过HC传感器100测量的下游侧未 燃烧的烃气体浓度Nl的测量值将与规定阈值进行对比。
[0145] 在图14及图15中,作为燃料喷射时的上游HC浓度变动范围R2,举例示出了大于等 于3850ppm且小于等于4150ppm的范围。此外,预先从经验上可知:关于燃料喷射时的上游HC 浓度变动范围R2,根据燃料喷射的条件,能够确定其中心值以及该中心值与上下限值的差 分值的值。在图14及图15中所例示的情况下,以4000ppm为中心的± 150ppm的范围被规定为 燃料喷射时的上游HC浓度变动范围R2。
[0146] 这样,在基于Active OBD的判断的情况下,由于作为对象的上游侧未燃烧的烃气 体浓度Nu的浓度范围,与基于Passive OBD的判断的情况相比位于更高浓度一侧,因此用于 判断时的下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl的阈值也是比基于Passive OBD的判断的情况高的 值。
[0147] 例如,在图14中,例示了关于温度Tc的基于Passive OBD及Active OBD进行判断时 的阈值分别为300ppm、1000 ppm的情况。在此情况下,关于变换率为70 %的氧化催化剂600, 由于在上游HC浓度变动范围R2的范围内,下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl的测量值超过 lOOOppm,因此在Active OBD中可靠地判断为NG。
[0148] 另外,在图15中,例示了关于温度Td的基于Passive OBD及Active OBD进行判断时 的阈值分别为7〇〇??111、3000??1]1的情况。在此情况下,关于变换率为10%的氧化催化剂600, 由于在上游HC浓度变动范围R2的范围内,下游侧未燃烧的烃气体浓度Nl的测量值超过 3000ppm,因此在Active OBD中可靠地判断为NG。
[0149] 此外,对于在图14所示的温度Tc的情况下,在Active OBD中可靠地判断为NG的变 换率70%的氧化催化剂600而言,在实施阈值为300ppm的Passive OBD的情况下,被可靠地 判断为OK。
[0150] 同样地,对于在图15所示的温度Td的情况下,在Active OBD中可靠地判断为NG的 变换率10%的氧化催化剂600而言,在实施阈值为700ppm的Passive OBD的情况下,根据上 游侧未燃烧的烃气体浓度Nu的实际的值判断为OK与判断为NG的情况都有可能。
[0151] 在前者中实施Passive OBD的情况下,可靠地判断为NG的限于变换率不到20%的 情况,而到后者时,鉴于在Passive OBD中没有可靠地判断为NG的情况,因此可以说与 Pass ive OBD相比,根据Acti ve OBD,能够以更好的精度(以严格的基准)进行劣化程度的判 断。这是在由于上游侧未燃烧的烃气体浓度Nu的值较大,因而下游侧未燃烧的烃气体浓度 Nl的值必然变大的Active OBD中,变换率的差对HC传感器100中测量值的差影响较大所带 来的效果。
[0152] 这些情况提供了如下启示:通过在适当设定基于Passive OBD的判断与基于 Active OBD的判断的各自的阈值的同时,将二者并用实施,可以以更好的精度进行氧化催 化剂600的劣化的判断。
[0153] 此外,该并用的方法尤其在氧化催化剂600的温度在氧化区域时有效果。其原因在 于,与在吸附区域时不同,即使是Aged品,氧化催化剂600的温度在氧化区域时的变换率也 比较高,另外,尤其是,由于在稳定运转时,上游侧未燃烧的烃气体浓度Nu的值较小,在大多 数情况下,相对于在氧化区域中,进行Passive OBD时的Fresh品与Aged品的HC传感器输出 的差分(例如,图16中的Λ1)有变小的趋势,在实施Active OBD的情况下,Fresh品与Aged品 之间的HC传感器输出的差分变大(例如,图16中的Λ2)。
[0154] 另外,氧化催化剂600的温度在吸附区域时也同样地,比起实施Passive OBD时的 Fresh品与A
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