专利名称：用于内燃机的诊断设备和诊断方法
技术领域：
本申请披露内容涉及一种用于采用催化剂的内燃机的诊断设备和诊断方法。该设备及方法能够在内燃机中净化包含在排气中的特定成分，并适于检测在一定情况下的催化剂温度升高加速控制的故障。
背景技术：
近年来，在汽车内燃机领域，需要对排气净化进行改进。特别地，寻求对冷起动排气净化技术的改进，该技术适于在从冷机起动开始的一段时间内使用，在这段时间内催化剂处于非活性状态。而且，由于已经实施了关于排气排放的严格法规，所以更加迫切地需要改进排气净化。因此，当用冷机起动时，为了快速地使催化剂活化，需要执行催化剂温度升高加速控制，例如怠速增加控制或点火定时延迟控制。然而，需要执行诊断操作，以确保能正常地执行这些控制功能。
在日本专利临时申请No.2001-132526中披露了诊断技术的例子。在该参考文献中，在冷起动过程中对内燃机转速和点火定时进行监测。在从催化剂温度升高加速操作开始经过一预定时间段之后，当所监测的内燃机转速小于或等于预定值时，或者当所监测的点火定时(点火提前量)大于或等于预定值时，进行失败(故障)判断。
然而，在上述参考文献所披露的系统中，除非在特定的内燃机运行状态下已经超过预定的延迟时间，否则不会起动诊断操作，所述特定的内燃机运行状态例如是空转运行，此时同时执行内燃机转速反馈控制和点火定时反馈控制。例如，冷起动之后，在转换到加速运行模式经过相对较短的一段时间段时，不会执行诊断。这样，就需要进一步的改进。
发明内容
本申请披露一种用于内燃机的诊断设备。在一个实施例中，诊断设备包括催化剂和控制器。催化剂设置在内燃机的排气系统中，并净化排气系统中的特定成分。控制器被编程为执行多个功能。具体说，控制器被编程为在冷机运行过程中控制内燃机的至少一个控制参数，以加速催化剂的温度升高。控制器进一步根据至少一个控制参数计算修正系数，该修正系数相应于对催化剂的温度升高的贡献程度。控制器进一步根据修正系数估计催化剂排放量，该催化剂排放量相应于排放到排气系统中催化剂下游的特定成分排放量。控制器还根据估计的催化剂排放量诊断催化剂温度升高加速控制是否正常地发挥功能，该催化剂温度升高加速控制能加速催化剂的温度升高。另外，还披露了一种诊断方法。
通过随后的结合附图的说明，本系统的其他特征和优点将变得显明，其中图1为内燃机排放净化系统的系统示意图。
图2为根据第一实施例的催化剂温度升高加速控制的诊断处理流程图。
图3为在图2的步骤104A中执行的、用于计算修正系数平均值的子程序流程图。
图4为在图2的步骤113中执行的、用于进行正常水平计算的子程序一个例子的流程图。
图5为在图2的步骤113中执行的、用于进行正常水平计算的子程序另一个例子的流程图。
图6为可能在图2的步骤103A中使用的、用于设定点火定时修正系数G(ADV)的图的一个例子。
图7为可能在图2的步骤103B中使用的、用于设定速度修正系数G(N)的图的一个例子。
图8为燃料喷射量与从内燃机排放的HC排放量之间的关系图。
图9A-9D为在冷机起动过程中，正常状态和故障状态下各种参数变化的时序图。
图10为根据本发明第二实施例的催化剂温度升高加速控制的诊断处理流程图。
图11为在图10的步骤102A中执行的、用于设定诊断-判断取消标志的子程序流程图。
图12为根据本发明第三实施例的催化剂温度升高加速控制的诊断处理流程图。
图13为在图2的步骤104B中执行的、用于计算总排放热量的子程序流程图。
图14为可能在图13的步骤133中使用的、用于设定热量初始值TQEPINI的图的一个例子。
具体实施例方式
尽管权利要求并不限于所述实施例，但通过对本申请对各种实例的讨论，可以对本系统各方面作出最好的理解。现在参见附图，其中详细地显示说明性实施例。尽管附图描绘了实施例，但是附图未必是严格成比例的，且夸大了某些特征，以更好地显示和解释实施例的创新方面。进一步地，本申请所描述的实施例并不意在穷尽或限制或限定为附图及下文详细说明中所示的确切形式和结构。下面参考附图对本发明的示例性实施例详细说明如下。
第一实施例下文中，参见附图对诊断设备和方法的第一实施例进行解释。图1显示了用于汽油内燃机的排气排放净化系统的实施例。火花塞9位于内燃机20的燃烧室21上部大致中央的位置。燃烧室21通过进气阀22与进气通道23连接，并通过排气阀24与排气通道25连接。空气滤清器26、空气流量计3、电子控制节气门27、节气门开度传感器4和燃料喷射阀5，从进气通道23的上游起、以上述顺序设置在进气通道23中。空气流量计3设置为测量进气流量。节气门27设置为在适当的条件下打开和关闭进气通道23。节气门开度传感器4设置为检测节气门的打开情况。燃料喷射阀5设置为向进气通道23的进气口23A喷入燃料。应理解，本发明并不限于这种气道喷射内燃机，而本发明可以用于缸内直接喷射内燃机，在该内燃机中燃料从燃料喷射阀直接喷入燃烧室。
为了更有效地在包括冷机起动过程在内的内燃机运行状态下净化排气，排气排放净化系统由双催化剂系统构成，因此催化剂彼此串联地放置且位于各自的安装位置。催化剂沿排气通道25互相间隔开并具有不同的周围环境温度。更具体地说，前催化剂13置于排气通道25中并位于排气歧管集合部25A处，该前催化剂13接近燃烧室21并具有比较高的排气温度。前催化剂13可以位于在排气通道25的上游、排气歧管集合部25A附近。后催化剂14置于前催化剂13的下游且位于车辆底板的下方，该后催化剂14具有比较低的排气温度。
在一实施例中，前催化剂13是包括三元催化剂13A与HC吸收型催化剂13B组合的HC吸收型三元催化剂。三元催化剂13A可以将NOX、HC和CO的排放几乎减小到0，接近理论空气/燃料(A/F)比。HC吸收型催化剂13B设置为，在三元催化剂13A有活性以前，暂时吸收所排放的碳氢化合物(HCs)。例如，后催化剂14可由上述HC吸收型催化剂构成。应理解，排气排放净化系统并不限于所述的催化剂系统，也就是如上所述的由三元催化剂13A和HC吸收型催化剂13B构成的催化剂系统。作为另一类催化剂，催化剂系统可以包括NOX捕获型催化剂，能在氧气过剩的稀薄A/F运行模式下捕获NOX，并能在理论(stoichiometric)或富余A/F运行模式下吸收并减少NOX。三元催化剂13A、HC吸收型催化剂13B和NOX捕获型催化剂可以要么单独使用，要么以合理的组合方式使用。
上游氧气传感器11和下游氧气传感器12都设置在排气通道25中，且分别位于前催化剂13的上游和下游。代替使用简单的氧气传感器(O2传感器)，可以使用能检测宽范围空气/燃料比的宽范围空燃比传感器来作为传感器11和12。可以根据由位置(POS)传感器7和相位(PHASE)传感器8所检测的传感器信号来计算内燃机旋转速度(内燃机转速)，该位置传感器7检测曲轴的角位置，而该相位传感器8检测曲轴的相位。爆燃传感器6和水温传感器10安装在内燃机20的气缸体上。爆燃传感器6设置为检测爆燃状态(内燃机爆燃)。水温传感器10设置为检测出内燃机冷却剂温度，作为内燃机的温度。
起到电子控制单元作用的内燃机控制器1，采用公知的数字计算机系统构建，具有中央处理器(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)和输入输出接口。控制器1具有存储和执行功能，以便允许控制器1执行各种控制过程。各种信号，例如起动器信号、点火信号等，经由信号线2输入到内燃机控制器1。根据从传感器3、4、6-8和10-12处检测到的传感器信号确定出控制信号，控制器1向各致动器输出这些控制信号，以便控制它们的运行。例如，通过燃料喷射阀5喷入的燃料喷射量和喷射定时以及火花塞9的点火定时都由控制器1进行控制。根据分别来自氧气传感器11和12的输出，控制器1执行空气/燃料比反馈控制。
当内燃机为冷机时，例如在冷机起动阶段，相应于在冷机起动之后数秒的时间，且在该时间段内催化剂温度仍然低且是非活化的，会存在这样一种可能性从催化剂处排放大量的仍未净化的HC排放物。由此，冷排放对抗措施，即上述的HC吸收型催化剂13B和14，被用于催化转化系统。前催化剂13位于或临近于排气歧管集合部25A处，以加速催化剂的温度升高。同样在预定的空转范围内，控制器1执行催化剂温度升高加速控制，其中(i)怠速增加控制包括在怠速控制中，由此通过反馈控制的方式，将内燃机转速控制或调整至预定的怠速(其中一个控制参数)，与此一起的是(ii)点火定时延迟控制，由此相对于最佳扭矩(MBT)的最小提前量使点火定时延迟(其中一个控制参数)。
图2为诊断控制处理的流程图，该诊断控制处理用于在冷机运行过程中诊断催化剂温度升高加速控制是否正常地发挥功能。当内燃机20起动时，立即由内燃机控制器1启动控制该程序，且在一段非常短的时间内(具体地说，执行单位燃烧(每燃烧的一次或多次)的每个预定的曲轴角度)来重复地执行。
在步骤101中，进行检查，以判断内燃机20的运行状态是否在催化剂温度升高加速控制运行范围内，例如在执行催化剂温度升高加速控制的冷起动过程中。也就是，进行检查，以判断内燃机是否是冷机状态，其中催化剂仍然是未活化的。具体地说，根据几种条件进行判断，例如，内燃机温度条件，内燃机冷却剂温度小于或等于预定的温度值，范围大约从20℃至30℃。
在步骤102中，进行检查，以判断是否满足预定诊断使能条件(apredetermined diagnostic enabling condition)。诊断使能条件包括，与排气温度升高加速控制(催化剂温度升高加速控制)相关的传感器是否正常地运行的条件，这些传感器例如是空气流量传感器3、位置传感器7、相位传感器8、以及氧气传感器11-12。第一实施例的诊断设备的特点是，可以诊断相对较宽范围的冷机运行以及空转运行的内燃机运行参数。因此，基本上，独立的运行状态(空转运行等)，内燃机载荷及内燃机转速不属于步骤102的诊断使能条件。
在步骤103A中，根据当前的点火定时来计算点火定时修正系数G(ADV)。根据相位延迟定时值ADV-MBTCAL来计算或重新获得修正系数G(ADV)，该相位延迟定时值ADV-MBTCAL是按图6所示的控制图表、从最佳扭矩MBT的最小提前量进行延迟。如此处所示的，相位延迟定时值ADV-MBTCAL越大，则燃烧效率会变得越低，且因此排气温度会变得越高。为此，设定修正系数G(ADV)，以使得单位排气供应热量QEXST增加。也就是，修正系数G(ADV)相应于因相位延迟点火定时而产生的对催化剂温度升高的贡献程度。这样，相位延迟定时值越大，则设定的修正系数G(ADV)越大。
在步骤103B中，根据当前内燃机转速NE来计算转速修正系数G(N)。根据内燃机转速NE、从图7所示的控制图表来计算或重新获得(retrieved)修正系数G(N)。如此处所示的，内燃机转速NE越高，则实际的燃烧时间间隔越短，且因此热散失量越小。这样，设置修正系数G(N)，以使得单位排气供应热量QEXST增加。也就是，修正系数G(N)相应于因内燃机转速增加而产生的对催化剂温度升高的贡献程度。这样，内燃机转速越高，则设置的G(N)越大。
在步骤103C中，估计或计算单位排气供应热量QEXST，其相应于由一个燃烧过程(单位燃烧)提供的排气热量。具体地说，用下面的等式(1)来计算热量QEXSTQEXST＝TP×G(ADV)×G(N)……(1)其中，TP代表燃料喷射量。
通过使用上述修正系数G(ADV)和G(N)，可以有效地吸收或消除因内燃机转速波动和/或点火定时波动而产生的单位排气供应热量QEXST的波动。
在步骤104中，将单位排气供应热量进行累计或总计，计算总排气供应热量QEXSTP。总排气供应热量相应于在冷机运行过程中提供给催化剂13的排气的总热量。具体地说，通过将燃烧循环(也就是，具有单位燃烧的多个燃烧循环)与单位排气供应热量QEXST相乘得到的值加上在先的总排气供应热量QEXSTP，来更新总排气供应热量QEXSTP，所述燃烧循环是对在先的运算处理计算的，而所述在先的总排气供应热量QEXSTP是在一次运算处理循环之前计算的。
在步骤104A的子程序中，计算点火定时修正系数G(ADV)的平均值(简单来说，即点火定时修正系数平均值AVADV)以及转速修正系数G(N)的平均值(简单来说，即转速修正系数平均值AVNE)。从图3可见，在步骤141中，根据转速修正系数G(N)来计算转速修正系数累计值SMCSNE。具体的说，通过将当前运算子程序计算的转速修正系数G(N)加上到在先的子程序为止所累计的累计值SMCSNE，来更新转速修正系数累计值SMCSNE。在步骤142中，通过将转速修正系数累计值SMCSNE除以累计燃烧循环，来计算转速修正系数平均值AVNE。
在步骤143中，根据点火定时修正系数G(ADV)计算点火定时修正系数累计值SMCSADV。具体地说，通过将当前运算子程序计算的点火定时修正系数G(ADV)加上到在先的子程序为止所累计的累计SMCSADV，来更新点火定时修正系数累计值SMCSADV。
在步骤145中，通过将点火定时修正系数累计值SMCSADV除以累计的燃烧循环，来计算点火定时修正系数平均值AVADV。
再次回到图2，在步骤105中，计算催化剂残留比例ITAT50，其相应于残留在催化剂中的碳氢化合物(HCs)比例。催化剂残留比例ITAT5很大程度上取决于总排气供应热量(总催化剂热量)QEXSTP，且因此在所示实施例中，只根据总排气供应热量(总催化剂热量)QEXSTP简单地计算出催化剂残留比例ITAT50，如下面的等式(2)所示ITAT50＝1-QEXSTP/QT50……(2)其中，QT50代表使催化剂活化所需的热量，且预设为一固定值。
在步骤106中，对一次燃烧过程中、从内燃机20的燃烧室排放的HC排放物的排放量EOE进行估计，也就是，相应于供应给催化剂的HC排放物量的单位内燃机排放量SIMEOE。从图8可见，排放量EOE大致与燃料喷射量TP成比例。排放量EOE对燃料喷射量TP的比例COEI(在图8中由虚线表示)几乎是常数。因此，在该步骤106中，简单地将上述比例COEI设定为固定的系数，且因此只根据燃料喷射量TP来计算单位内燃机排放量SIMEOE。
在图2的步骤107中，对单位催化剂排放量(单位排气管HC排放量)SIMTPE进行计算，其相应于由单位燃烧排放到催化剂下游部分的HC排放量。在步骤108中，对单位催化剂排放量SIMTPE进行累计，并随后计算催化剂排放量SIMTTPE，其相应于排放到催化剂下游的排气管HC排放物的总排放量。具体的说，通过将具有单位燃烧的燃烧循环与单位催化剂排放量SIMTPE相乘的值加上在先的催化剂排放量SIMTTPE，来循环更新催化剂排放量SIMTTPE，所述在先的催化剂排放量SIMTTPE是在一个运算处理循环之前计算的。
在步骤109中，进行检查，以判断催化剂残留比例ITAT50是否达到“0”，该值是一个预定的标准值。换句话说，进行检查，以判断催化剂是否已活化。可以理解，标准值并不限于“0”，而标准值可以是预设为较大的值，以缩短诊断时长。可备选地，标准值可以预设为较小的值，以增加诊断准确性。
当步骤109的判断结果为肯定(YES)时，程序执行至步骤110。在步骤110中，进行对催化剂温度升高加速控制的正常状态和故障状态的判断/诊断。具体地说，进行检查，以判断催化剂排放量SIMTTPE是否小于或等于预定的标准值EMNG。标准值EMNG预设为一固定值。例如，标准值EMNG设置为大致相应于正常状态下催化剂排放量SIMTTPE的1.5倍的值。
当步骤110的判断结果为肯定(YES)时，程序处理至步骤111。在步骤111中，作出催化剂温度升高加速控制为正常状态的判断。相反地，当步骤110的判断结果为否定(NO)时，程序执行至步骤112。在步骤112中，作出催化剂温度升高加速控制为故障状态的判断，并随后用诸如报警灯或听得见的报警信号之类的报警指示，将所存在故障状态通报给司机。
此外，当判断出催化剂温度升高加速控制为故障状态时，通过步骤113的子程序计算点火定时补偿的正常水平WORADV和转速增加控制的正常水平WORNE。从图4中可见，在步骤151中，通过下面的等式(3)计算转速增加控制的正常水平WORNEWORNE＝(AVNE-AVFNE)/(AVTNE-AVFNE)……(3)其中，WORNE代表转速增加控制正常水平或正常程度(正常性)的指数，且正常状态下其数值大约为“1”，而在故障状态下其数值大约为“0”，且AVFNE代表相应于故障状态的转速修正系数的值并预设为一固定值，而AVTNE代表相应于正常状态的转速修正系数的值并预设为一固定值。
在步骤152中，点火定时补偿(也就是，点火定时延迟控制)的正常水平WORADV用下面的等式(4)计算WORADV＝(AVADV-AVFADV)/(AVTADV-AVFADV)……(4)其中，WORADV代表点火定时延迟控制的正常水平或正常程度(正常性)的指数，且正常状态下其数值大约为“1”，而在故障状态下其数值大约为“0”，且AVFADV代表相应于故障状态的点火定时修正系数的值并预设为一固定值，而AVTADV代表相应于正常状态的点火定时修正系数的值并预设为一固定值。
例如，当最佳扭矩MBT的最小提前量的点火定时修正系数G(ADV)设置为“1”时，AVFADV值设置为“1”而AVTADV值设置为大约从“1.2”至“1.3”的数值范围中的某个值。
在图4所示的子程序中，进行检查，以判断转速增加控制和点火定时延迟控制哪一个是相对正常的或故障的，以便确定催化剂温度升高加速控制故障的原因。具体的说，在步骤153中，互相比较转速增加控制正常水平WORNE和点火定时补偿正常水平WORADV。随后，判断出正常水平WORNE和正常水平WORADV中较高的一个对应的控制是正常的，而正常水平WORNE和正常水平WORADV中较低的一个对应的控制是故障的(见步骤154-155)。可通知司机判断结果。可备选地，判断结果可以仅作为参考量进行存储，以用于修理。
图5显示了一种可备选的子程序，可以用于代替图4的子程序。在图5的子程序中，进行关于转速增加控制和点火定时延迟控制的每一个的正常状态和故障状态的判断。以与图4的子程序相同的方式，在步骤151和152中，对正常水平WORADV和WORNE进行计算。在随后的步骤161中，正常水平WORNE与预定标准值进行比较(小于“1”的值)。当正常水平WORNE大于标准值时，判断出转速增加控制为正常(见步骤162)。相反地，当正常水平WORNE小于或等于标准值时，判断出转速增加控制为故障(见步骤163)。
在步骤164中，正常水平WORADV与预定标准值进行比较(小于“1”的值)。当正常水平WORADV大于标准值时，判断出点火定时延迟控制为正常(见步骤165)。相反地，当正常水平WORADV小于或等于标准值时，判断出点火定时延迟控制为故障(见步骤166)。
图9A-9D为在冷起动过程中，对通过第一实施例的设备执行的诊断操作进行解释的时序图。在附图中，用实线代表NC特性，其相应于正常状态，而用虚线代表MC特性，其相应于故障状态。横坐标相应于曲轴角度(基准曲轴位置REF)。如图9A-9D所示，在所示实施例中，考虑内燃机转速NE和点火定时的影响，对催化剂排放量SIMTTPE进行计算。这样，不管内燃机转速NE的波动如何，催化剂排放量SIMTTPE几乎与曲轴角度(燃烧时间间隔)成比例地增加，并随后在当催化剂残留比例ITAT50变为“0”的时间点附近达到其上限。因此，通过将该时间点的催化剂排放量SIMTTPE与标准值EMNG进行比较，可以以较短诊断时长进行准确的诊断。
下文所列出的为第一实施例的特点，操作和效果。然而，应理解，本发明诊断设备和方法的特点不限于此处所示及所描述的具体实施例，而在不脱离本发明的范围或精神内可作各种改变和修改。
(1)第一实施例的诊断设备具有至少一个催化剂13、14，催化剂温度升高加速控制，和控制单元。催化剂13、14设置在内燃机20的排气系统中，以净化包含在排气中的特定成分。在冷机运行过程中，催化剂温度升高加速控制利用内燃机转速升高控制以及点火定时延迟控制，以加速催化剂的温度升高。在冷机运行过程中，控制器1对催化剂温度升高加速控制进行诊断。诊断设备配置为，根据内燃机转速NE来计算转速修正系数G(N)(见步骤103A)，以及配置为根据点火定时来计算点火定时修正系数G(ADV)(见步骤103B)。诊断设备还配置为，根据速度修正系数G(N)和点火定时修正系数G(ADV)来估计催化剂排放量SIMTTPE，其相应于排放到催化剂下游侧的特定成分的排放量(见步骤108)。根据该估计，诊断设备配置为判断/诊断催化剂温度升高加速控制的状态是否运行正常(处于正常状态)，或存在故障(处于故障状态)。诊断/判断是基于催化剂排放量SIMTTPE的(见步骤110-112)。此外，诊断设备配置为，根据转速修正系数G(N)来计算转速增加控制的正常水平WORNE(见步骤141-142)，并根据点火定时修正系数G(ADV)来计算点火定时延迟控制的正常水平WORADV(见步骤143-145)。
假设在冷机运行过程中催化剂温度升高加速控制为故障，通过一起使用转速增加控制以及点火定时延迟控制，来执行催化剂温度升高加速控制。在这种条件下，催化剂排放量SIMTTPE趋于增加，该催化剂排放量SIMTTPE相应于排气管HC总排放量，其与最终排放到催化剂下游侧的特定成分相关。因此，以一种不需要催化剂温度传感器的简化构型，通过估计催化剂排放量SIMTTPE并通过根据所估计的催化剂排放量SIMTTPE进行诊断，可以获得高精度的诊断。
在上述已有技术的描述中，仅根据内燃机转速和点火定时进行诊断，则能够进行诊断的范围实质上局限于诸如空转范围的具体运行范围。相反，在本文所述的第一实施例中，对转速修正系数G(NE)和点火定时修正系数G(ADV)进行计算，完全考虑了由于内燃机转速NE和点火定时所产生的影响，二者都用作催化剂温度升高加速控制(催化剂升温控制)的参数。根据这些修正系数设定催化剂排放量SIMTTPE。因而，由此可以准确地计算催化剂排放量，同时有效地减少或消除由于内燃机转速波动和/或点火定时波动而造成的消极影响。这样，在相对宽的内燃机运行范围内，可以获得对催化剂温度升高加速控制正常状态或非正常状态(故障状态)的高精度诊断。
如上所述，可以提供一种高精度系统诊断。更具体地说，利用修正系数G(N)和G(ADV)、连同用于催化剂排放量SIMTTPE计算的运算处理，可以容易地且准确地对用于催化剂温度升高的转速增加控制的正常水平WORNE、以及用于催化剂温度升高的点火定时延迟控制的正常水平WORADV进行计算。也就是，不需要作任何适配和设置新的控制参数，就可以分别计算出或得到转速增加控制和点火定时延迟控制的正常程度和异常程度。结果，可以减少在运算操作和存储能力上的负荷。
(2)如上所述，用下面的等式计算上述正常水平WORNE和WORADVWORNE＝(AVNE-AVFNE)/(AVTNE-AVFNE)WORADV＝(AVADV-AVFADV)/(AVTADV-AVFADV)以这种方式，利用固定值(预设值)，可以分别计算指示转速增加控制正常程度的指数以及指示点火定时延迟控制正常程度的指数，由此可以指示出故障状态和正常状态。因此，当对催化剂温度升高加速控制故障状态(正常状态)进行判断/诊断时，通过将两个水平WORNE和WORADV中的一个与另一个进行比较(见步骤153)，可以容易地确定转速增加控制和点火定时延迟控制中哪一个是故障的。
(3)诊断设备配置为，根据转速修正系数G(N)和点火定时修正系数G(ADV)，对单位催化剂排放量SIMTPE进行循环地计算，该单位催化剂排放量SIMTPE相应于内燃机的每单位燃烧所排放到催化剂下游侧的特定成分排放量，以及诊断设备配置为，通过对单位催化剂排放量SIMPTE进行累计，计算催化剂排放量SIMTTPE。因此，可以准确地计算催化剂排放量，同时消除每单位燃烧的内燃机转速波动和/或点火定时波动的影响。优选的是，单位燃烧为一个燃烧过程。可备选地，单位燃烧可以是对控制程序的一个预定运算时间间隔(曲轴角度)的数次燃烧过程。
(4)诊断设备配置为，为内燃机的每单位燃烧计算转速修正系数平均值AVNE(见步骤142)，并配置为，根据所计算的转速修正系数平均值AVNE，来计算转速增加控制的正常水平WORNE(见步骤151)。诊断设备配置为，为内燃机的每单位燃烧计算点火定时迟修正系数平均值AVADV(见步骤145)，以及配置为，根据所计算的点火定时修正系数平均值AVADV，来计算点火定时延迟控制的正常水平WORADV(见步骤152)。因此，可以准确地计算正常水平，同时消除每单位燃烧的内燃机转速波动和/或点火定时波动的影响。
(5)更具体地说，诊断设备配置为，根据转速修正系数G(N)和点火定时修正系数G(ADV)，来计算催化剂残留比例ITAT50，该催化剂残留比例ITAT50相应于留在催化剂中的特定成分的比例(见步骤105)，以及配置为，根据所计算的催化剂残留比例ITAT50准确地计算催化剂排放量SIMTTPE。
(6)上述“催化剂残留比例”与催化剂活性状态及净化性能有关，且代表了催化剂的一种状态。典型地，用语“催化剂残留比例”定义为催化剂残留比例ITAT50，相应于留在催化剂中的特定成分的比例。在其替换例中，可以使用诸如催化剂温度这样的另一种参数，该催化剂温度是通过催化剂温度传感器检测或估计出的并指示催化剂的活性状态。
(7)诊断设备配置为，根据燃料喷射量TP来估计相应于排气热量的单位排气供应热量QEXST，该排气热量可以由内燃机的单位燃烧来提供(见步骤103)，以及配置为，通过将单位排气供应热量QEXST的累计值加到热量初始值TQEPINI上，来计算总排气供应热量QEXSTP(见步骤104)。如上所述，尽管是一种不需要采用直接检测催化剂温度的催化剂温度传感器的简化系统，但也可以准确地计算总排气供应热量QEXSTP。此外，通过将为每单位燃烧获得的单位排气供应热量QEXST进行累计，计算总排气供应热量QEXSTP。以及由此，可以在包括瞬态运行阶段在内的相对宽的运行范围内，准确地计算总排气供应热量QEXSTP，在该瞬态运行阶段中内燃机的运行状态是变化的。
(8)诊断设备配置为，根据燃料喷射量TP来估计单位内燃机排放量SIMEOE，该单位内燃机排放量SIMEOE相应于由单位燃烧从内燃机排放的特定成分的排放量(见步骤106)，以及配置为，根据催化剂残留比例ITAT50和单位内燃机排放量SIMEOE，来计算单位催化剂排放量SIMTPE(见步骤107)。以这种方式，根据从内燃机排放的单位内燃机排放量SIMEOE，和与此同时获得的、指示催化剂状态的催化剂残留比例ITAT50，为每单位燃烧计算单位催化剂排放量SIMTPE。这样，可以准确地计算单位催化剂排放量SIMTPE，同时在单位内燃机排放量SIMEOE中反映催化剂的活性状态。
(9)如上所述，用下面的等式计算催化剂残留比例ITAT50(见步骤105)ITAT50＝1-QEXSTP/QT50ITAT50催化剂残留比例QEXSTP总催化剂热量QT50催化剂活化所需的热量其中QT50的值预设为一固定值。
因此，可以仅根据总催化剂热量QEXSTP，简单地计算催化剂残留比例ITAT50。结果，可以减少运算操作负荷及存储器占用量。
(10)诊断设备配置为，判断催化剂残留比例ITAT50是否减小到预定值(例如“0”)以下(见步骤109)，以及配置为，在判断出催化剂残留比例ITAT50已经被减小到预定值以下(ITAT50＝0)时，执行诊断(见步骤110-112)。以这种方式，可以利用用于计算单位催化剂排放量SIMTPE的催化剂残留比例ITAT50，来设置诊断时长。这样，不需增加额外的判断/诊断参数，就可以有效地缩短诊断时长。
(11)典型地，上述特定成分相应于汽油内燃机中的碳氢化合物(HCs)。可以理解，本发明可以应用于柴油机排气净化系统，在该系统中，上述特定成分为颗粒物质(PM)、氮氧化物(NOX)以及一氧化碳(CO)排放物。
第二实施例下文解释了用于排放净化系统的诊断设备及方法的第二实施例。第二实施例的用在汽油内燃机的排气排放净化系统与图1所示的第一实施例的相同。图10为诊断控制处理流程图，该诊断控制处理用于在冷机运行过程中诊断催化剂温度升高加速控制是否正常运行。这样，将在图2所示的第一实施例流程图中指代步骤的相同步骤标号，应用于图10所示的修改流程图中相应的步骤标号，这是为了比较这两个不同的流程图。在下文中，参考附图，只对与第一实施例不同的那些步骤进行详细描述，同时因为上文所作的描述是自明的，所以省略对相同步骤的描述。
在步骤102A的子程序中，设置诊断-判断取消标志CFLG。在图11中显示了步骤102A的子程序。具体地说，如图11所示，首先，在步骤121中，使监测阶段累积燃烧计数值CSMRFCT增加“1”，该监测阶段累积燃烧计数值CSMRFCT相应于在执行了催化剂温度升高加速控制的冷机运行过程中，燃烧循环(具有单位燃烧)的累计值。在步骤122中，进行检查，以判断内燃机是否空转，例如，空转开关是否打开。在空转过程中，通过反馈控制将内燃机转速控制为预定的怠速(目标怠速)。在冷机状态下的空转过程中，为了催化剂温度升高加速和升温加速的目的，将此时的目标怠速设置为比内燃机热机状态的目标怠速更高的值。也就是，执行转速增加控制，作为上述催化剂温度升高加速控制。在步骤123中，使空转阶段累积燃烧计数值CSMIDCT增加“1”，该空转阶段累积燃烧计数值CSMIDCT相应于在冷机运行过程中执行空转运行时燃烧循环(具有单位燃烧)的累计值。在步骤124中，计算空转分配比例CSMIDL，其相应于在冷机运行过程中执行空转运行的比例。具体地说，以空转阶段累积燃烧计数值CSMIDCT对监测阶段累积燃烧计数值CSMRFCT的比例(CSMIDCT/CSMRFCT)，计算空转分配比例CSMIDL。
步骤125，将空转分配比例CSMIDL与预定标准值CSMIDL#进行比较。在一实施例中，该标准值CSMIDL#设置为从约“0.4”至约“0.6”范围内的一个数值。在一具体实施例中，该标准值CSMIDL#设置为大致相应于“0.6”的值。也就是，当在冷机运行过程中以约50％的比例执行空转运行时，执行诊断操作。当空转分配比例CSMIDL小于其标准值CSMIDL#时，子程序从步骤125运行至步骤126。在步骤126中，诊断-判断取消标志CFLG设置为“1”。相反地，当空转分配比例CSMIDL大于或等于其标准值CSMIDL#时，子程序从步骤125运行至步骤127。在步骤127中，诊断-判断取消标志设置为“0”。
回到图10，在步骤103中，估计并计算单位排气供应热量QEXST，其相应于由内燃机单位燃烧供应的排气热量。具体地说，用在图2所示第一实施例流程图的步骤103C中使用的相同等式(1)，来计算单位排气供应热量QEXST。
在步骤109A中，进行检查，以判断通过图11的步骤102A设置或重置的诊断-判断取消标志CFLG是否被重置为“0”。换句话说，进行检查，以判断空转分配比例CSMIDL是否大于或等于标准值CSMIDL#，并由此判断是否满足诊断使能条件。
当步骤109和109A的回答都为肯定(YES)时，程序处理至步骤110。在步骤110中，进行对催化剂温度升高加速控制正常状态或故障状态的判断/诊断。具体地说，进行检查，以判断催化剂排放量SIMTTPE是否小于或等于预定标准值EMNG。标准值EMNG预设为一固定值。例如，标准值EMNG设置为大致相应于正常状态催化剂排放量SIMTTPE的1.5倍的值。当步骤110的判断结果为肯定(YES)时，判断出催化剂温度升高加速控制为正常。相反地，当步骤110的判断结果为否定(NO)时，判断出催化剂温度升高加速控制为故障，并随后用诸如报警灯或听得见的报警信号之类的报警指示，将所存在故障状态通报给司机。
下文所列出的为第二实施例的特征配置形式，操作和效果。然而，应理解，本发明诊断设备和方法的配置形式不限于此处所显示及所描述的具体实施例，而在不脱离本发明的范围或精神内可作各种改变和修改。
(1)第二实施例的诊断设备具有至少一个催化剂13、14，催化剂温度升高加速控制、催化剂排放量控制，以及判断控制。催化剂13、14设置在内燃机20的排气系统(排气通道25)中，以净化包含在排气中的特定成分(HC)。提供催化剂温度升高加速控制(怠速增加控制，点火定时延迟控制等)，以在冷机运行过程中加速催化剂的温度升高。根据冷机运行过程中催化剂的状态，催化剂排放量控制(步骤108)对催化剂排放量SIMTTPE进行估计，该催化剂排放量SIMTTPE相应于排放到催化剂下游侧的特定成分的排放量。根据所估计的催化剂排放量SIMTTPE，判断控制(步骤110-112)进行催化剂温度升高加速控制是否正常运行或是否存在故障的判断/诊断。
基本上，提供上述诊断控制，以诊断冷机运行催化剂温度升高控制(具体地，包括在怠速控制中的转速增加控制，以及点火定时延迟控制)是否正常地执行。转速增加对催化剂活化的贡献很大。因此，当冷起动之后，按司机发出的扭矩增加的指令而转换至加速运行模式时，由于扭矩增加使得内燃机转速趋于极大地增加，并且由于存在与催化剂温度升高控制所不同的因素，由此催化剂的活化可以被迅速地加速。在这种情况下，不可能对催化剂温度升高控制进行准确的诊断。然而，在诊断系统配置为在冷机运行过程中只在空转运行持续的条件下执行诊断的情况下，则存在诊断频率过小的风险。
因此，在本发明第二实施例中，诊断设备配置为，计算空转运行比例CSMIDL，以该空转运行比例来在冷机运行过程中执行怠速增加控制，该怠速增加控制起到其中一个催化剂温度升高控制的作用，以及配置为，当比例CSMIDL小于预定标准值CSMIDL#时阻止上述判断控制的执行(见步骤125、126)，以及配置为，只在空转运行比例CSMIDL大于或等于预定标准值CSMIDL#时执行判断/诊断(见步骤125、127)。因此，通过适当地设定标准值CSMIDL#，可以有效地增加诊断的准确性，同时防止诊断频率的减少。也就是，可以将增加的诊断频率和增加的诊断准确性调和到很高的水平上。
(2)从图1可见，诊断设备配置为，计算在冷机运行过程中、单位燃烧的燃烧循环累计值CSMRFCT，并配置为，当在冷机运行过程中执行空转运行时所产生的具有单位燃烧的燃烧循环累计值CSMIDCT。这样，可以根据累计值CSMRFCT和CSMIDCT两者，容易地且准确地计算出比例CSMIDL，在冷机运行过程中以该比例CSMIDL执行空转运行。
第三实施例下文解释了用于排放净化系统的诊断设备及方法的第三实施例。第三实施例的用于汽油内燃机的排气净化系统与图1所示的第一实施例相同。图12为诊断控制处理流程图，该诊断控制处理用于在冷机运行过程中诊断催化剂温度升高加速控制是否正常运行。这样，将在图2所示的第一实施例流程图中指代步骤的相同步骤标号，应用于图12所示的修改流程图中相应的步骤标号，这是为了比较这两个不同的流程图。在下文中，参考附图，只对与第一实施例不同的那些步骤进行详细描述，同时因为上面所作的描述是自明，所以省略对相同步骤的描述。
在步骤103中，估计并计算单位排气供应热量QEXST，其相应于由内燃机的单位燃烧供应的排气热量。具体地说，通过使用与图2所示第一实施例流程图的步骤103C中的等式(1)相同的等式，来计算单位排气供应热量QEXST。
在步骤104B的子程序中，计算总催化剂热量QEXSTP，其相应于催化剂所持有的热量。参照图13，在步骤131中，进行检查，以判断内燃机状态是否处于冷机运行的早期阶段，催化剂温度升高控制就是在该阶段下执行的，也就是，判断内燃机是否处于起动阶段。具体地说，进行检查，以判断总催化剂热量QEXSTP是否为代表初始阶段的初始值“0”。在所示实施例中，在内燃机停止状态下，将包括总催化剂热量QEXSTP在内的各种控制参数的初始值重置为或初始化为“0”。仅在内燃机起动之后的子程序第一次执行循环时，才发生从步骤131至步骤133的处理。在第二次执行循环之后，程序从步骤131前进至步骤132。
在内燃机起动之后，在步骤133，根据由水温传感器10检测到的内燃机冷却剂温度TWINT，从图14所示的预设控制图表中，计算催化剂所持有的热量的初始值TQEPINI。从图14可见，内燃机冷却剂温度TWINT越高，则设置的初始值TQEPINI越高。热量初始值TQEPINI设置为总催化剂热量QEXSTP。
在冷机运行过程中，在步骤132中，根据上述单位排气供应热量QEXST来更新总催化剂热量QEXSTP。具体地说，通过将对在先的运算处理算出的燃烧循环(也就是，具有单位燃烧的多个燃烧循环)乘以单位排气供应热量QEXST得到的值加到在先的总排气供应热量QEXSTP上，由此来更新总排气供应热量QEXSTP，所述在先的总排气供应热量QEXSTP是一次运算处理循环之前计算的。如上所述，总排气供应热量QEXSTP相应于这些燃烧循环下的单位排气供应热量QEXST的累计值，也就是，通过将催化剂的热量初始值TQEPINI加上供应给排气系统的总排气供应热量，从而获得的总数值。
下文所列出的为第三实施例的特征配置形式，操作和效果。然而，应理解，本发明诊断设备和方法的配置形式不限于此处所示及所描述的具体实施例，而在不脱离本发明的范围或精神内可作各种改变和修改。例如，在所示实施例中，由水温传感器10检测到的水温用作内燃机的温度。使用对水温传感器10进行利用的简单技术，该水温传感器是用于一般内燃机控制的。在其替换例中，可将内燃机机油温度用作内燃机温度。为了更大地增加准确性，可以直接检测催化剂温度或催化剂的周围环境温度。
第三实施例的诊断设备配置为，根据由水温传感器10检测到的内燃机温度TWINT，来估计催化剂持有的热量的初始值TQEPINI(见步骤133)，以及配置为，计算单位排气供应热量QEXST，其相应于供应到内燃机排气系统的排气的热量(见步骤103)。第三实施例的诊断设备配置为，根据所计算的单位排气供应热量QEXST和所估计的热量初始值TQEPINI，来估计冷机运行过程中的催化剂的状态值ITAT50(见步骤132、105)，以及配置为，根据所估计的催化剂的状态值ITAT50，来估计催化剂排放量SIMTTPE，该催化剂排放量SIMTTPE相应于在冷机运行过程中排放到催化剂下游侧的特定成分的排放量(见步骤108)，以及配置为，根据所估计的催化剂排放量SIMTTPE，进行对催化剂温度升高加速控制正常状态或故障状态的判断/诊断(见步骤110-112)。
假设在冷机运行过程中催化剂温度升高加速控制故障，此时，通过怠速增加控制、点火定时延迟控制等执行催化剂温度升高加速控制。在这种条件下，催化剂排放量SIMTTPE趋于增加，该催化剂排放量SIMTTPE相应于排气管HC排放物的总排放量，并与最终排放到催化剂下游侧的特定成分相关。除了从内燃机排放的HC排放量之外，催化剂排放量SIMTTPE会因催化剂的活性状态以及净化性能而波动，例如，相应于留在催化剂中的碳氢化合物(HCs)比例的催化剂残留比例ITAT50。因此，以不需要催化剂温度传感器的简化配置形式，通过根据催化剂的状态值ITAT50来估计催化剂排放量SIMTTPE、并通过根据所估计的催化剂排放量SIMTTPE进行诊断，可以获得高精度的诊断。
在上述已有技术的描述中，仅根据内燃机转速和点火定时进行诊断，则能够进行诊断的范围实质上局限于诸如空转范围的具体运行范围。相反，在第三实施例中，完全考虑由于点火定时和内燃机转速(燃烧时长)造成的影响，对相应于催化剂状态的催化剂残留比例ITAT50和催化剂排放量SIMTTPE进行设置，所述点火定时和内燃机转速都用作催化剂温度升高加速控制(催化剂升温控制)的参数。也就是，可以计算或获得催化剂排放量SIMTTPE，同时有效地减少或消除由于内燃机转速和/或点火定时的波动造成的消极影响。这样，通过根据催化剂排放量SIMTTPE进行诊断，可以在相对宽的内燃机运行范围内，获得对催化剂温度升高加速控制正常状态或非正常状态(故障状态)的高精度诊断。
相应于催化剂状态的催化剂残留比例ITAT50很大程度上取决于催化剂所持有的热量。催化剂的热量因供应到排气系统的排气热量而趋于增加。在例如在冷起动过程中通过催化剂温度升高加速控制使催化剂温度升高之前，催化剂残留比例很大程度上取决于催化剂温度。假设仅根据供应到排气系统的排气热量对催化剂的状态进行估计。例如，当在催化剂所持有的热量已经高到某种程度的状态下对内燃机进行重新起动时，例如在热机重启过程中，该过程中内燃机温度相对较高，有可能将催化剂热量估计为一不理想的较小值。在这种情况下，不可能进行准确的诊断。
因此，第三实施例的诊断设备配置为，根据内燃机温度来估计催化剂所持有的热量的初始值TQEPINI，以及配置为，根据该热量初始值TQEPINI和供应到排气系统的排气热量两者，估计催化剂的状态值ITAT50。这样，不管在内燃机起动阶段内燃机温度的变化如何，都可以实现高精确度的诊断，由此在较宽的内燃机运行范围内实现高精确度的诊断。
前面的说明仅是用于显示和描述根据本发明的排气系统的示例性实施例。本文并不意在将本发明穷尽为或限制为任何所披露的确切形式。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明范围内，可作各种改变，且可用等价物来替换本文的构成要素。此外，在不脱离本发明的实质性范围内，可作多种修改，以使特定的情况或材料适合本发明的教示。因此，本文意在使本发明不限制为所披露的、用于执行本发明的最佳模式的具体实施例，而意在使本发明能包括落在权利要求范围内的所有实施形式。在不脱离本发明的精神或范围内，本发明可以以不同于已作具体解释及描述的形式来实施。本发明的范围仅受所附权利要求的限制。
权利要求
1.一种用于内燃机的诊断设备，包括催化剂，设置在所述内燃机的排气系统中，用于净化特定成分；以及控制器，被编程为执行以下操作在冷机运行过程中，控制至少一个内燃机控制参数，以加速所述催化剂的温度升高；根据所述至少一个控制参数计算修正系数，该修正系数相应于对所述催化剂的温度升高的贡献程度；根据所述修正系数估计催化剂排放量，该催化剂排放量相应于排放到所述催化剂下游的排气系统的所述特定成分排放量；以及根据所述估计的催化剂排放量，诊断催化剂温度升高加速控制是否正常地发挥功能，该催化剂温度升高加速控制加速所述催化剂的温度升高。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的诊断设备，其中根据所述催化剂的活性状态、供应到所述催化剂的排气热量、以及从所述内燃机排放的所述特定成分的内燃机排放量，来估计所述催化剂排放量；以及其中，根据所述修正系数估计供应到所述催化剂的所述排气热量。
3.根据权利要求1所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述催化剂排放量为，至所述催化剂被活化之前，所述催化剂排放量的累计值，以及当所述累计值小于或等于预定标准值时，所述控制器判断出所述催化剂温度升高加速控制正常地发挥功能。
4.根据权利要求1所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制参数为内燃机转速，且增加所述内燃机转速，以加速所述催化剂的温度升高；所述修正系数为根据所述内燃机转速计算出的转速修正系数；以及根据所述转速修正系数估计所述催化剂排放量。
5.根据权利要求1所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制参数为点火定时，且延迟所述点火定时，以加速所述催化剂的温度升高；所述修正系数为根据所述点火定时计算出的点火定时修正系数；以及根据所述点火定时修正系数估计所述催化剂排放量。
6.根据权利要求1所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制参数为内燃机转速和点火定时，且增加所述内燃机速度并延迟所述点火定时，以加速所述催化剂的温度升高；所述修正系数包括根据所述内燃机转速计算出的速度修正系数和根据所述点火定时计算出的点火定时修正系数；以及根据所述转速修正系数和所述点火定时修正系数估计所述催化剂排放量。
7.根据权利要求6所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制器被进一步编程为根据所述转速修正系数计算正常水平，该正常水平为指示转速增加控制的正常程度的指数，该转速增加控制增加内燃机转速；以及根据所述点火定时修正系数计算正常水平，该正常水平为指示点火定时延迟控制的正常程度的指数，该点火定时延迟控制延迟点火定时。
8.根据权利要求7所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制器被进一步编程为当所述催化剂温度升高加速控制在故障运行时，将所述转速增加控制的正常水平与所述点火定时延迟控制的正常水平进行比较；以及判断所述转速增加控制或所述点火定时延迟控制中的一个是否在故障运行。
9.根据权利要求1所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制器被进一步编程为根据所述修正系数循环地计算单位催化剂排放量，该单位催化剂排放量相应于每个内燃机燃烧过程中排放到所述催化剂下游侧的所述特定成分的排放量；以及通过对所述单位催化剂排放量进行累计，计算所述催化剂排放量。
10.根据权利要求9所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制参数为内燃机转速，且增加所述内燃机转速，以加速所述催化剂的温度升高；所述修正系数为根据所述内燃机转速计算出的转速修正系数；以及所述控制器被进一步编程为根据所述转速修正系数循环地计算单位催化剂排放量，该单位催化剂排放量相应于每个内燃机燃烧过程中排放到所述催化剂下游侧的所述特定成分的排放量，以及通过对所述单位催化剂排放量进行累计，计算所述催化剂排放量。
11.根据权利要求9所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制参数为点火定时，且延迟所述点火定时，以加速所述催化剂的温度升高；所述修正系数为根据所述点火定时计算出的点火定时修正系数；以及所述控制器被进一步编程为根据所述点火定时修正系数循环地计算单位催化剂排放量，该单位催化剂排放量相应于每个内燃机燃烧过程中排放到所述催化剂下游侧的所述特定成分的排放量，以及，通过对所述单位催化剂排放量进行累计，计算所述催化剂排放量。
12.根据权利要求7所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制器被进一步编程为为所述内燃机的每个燃烧过程计算所述转速修正系数的平均值，并根据所述转速修正系数的平均值计算所述转速增加控制的正常水平；以及为所述内燃机的每个燃烧过程计算所述点火定时修正系数的平均值，并根据所述点火定时修正系数的平均值计算所述点火定时延迟控制的正常水平。
13.根据权利要求12所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制器被进一步编程为用下面的等式计算所述转速增加控制的正常水平和所述点火延迟控制的正常水平WORNE＝(AVNE-AVFNE)/(AVTNE-AVFNE)WORADV＝(AVADV-AVFADV)/(AVTADV-AVFADV)其中WORNE代表所述转速增加控制的正常水平，AVNE代表所述转速修正系数的平均值，AVFNE代表相应于故障状态的所述转速修正系数的一个值，AVTNE代表相应于正常状态的所述转速修正系数的一个值，WORADV代表所述点火定时延迟控制的正常水平，AVADV代表所述点火定时修正系数的平均值，AVFADV代表相应于故障状态的所述点火定时修正系数的一个值，以及AVTADV代表相应于正常状态的所述点火定时修正系数的一个值。
14.根据权利要求1所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制器被进一步编程为根据所述修正系数计算催化剂残留比例，该催化剂残留比例相应于留在所述催化剂中的所述特定成分的比例；以及根据所述催化剂残留比例计算所述催化剂排放量。
15.根据权利要求14所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制参数为内燃机转速，且增加所述内燃机转速，以加速所述催化剂的温度升高；所述修正系数为根据所述内燃机转速计算出的转速修正系数；以及根据所述转速修正系数计算所述催化剂残留比例，该催化剂残留比例相应于留在所述催化剂中的所述特定成分的比例；根据所述催化剂残留比例估计所述催化剂排放量。
16.根据权利要求14所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制参数为点火定时，且延迟所述点火定时，以加速所述催化剂的温度升高；所述修正系数为根据所述点火定时计算出的点火定时修正系数；以及根据所述点火定时修正系数计算所述催化剂残留比例，该催化剂残留比例相应于留在所述催化剂中的所述特定成分的比例；根据所述催化剂残留比例估计所述催化剂排放量。
17.根据权利要求1所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制器进一步被编程为计算冷机运行过程中的空转运行执行比例；以及当所述空转运行执行比例小于一预定标准值时，阻止所述诊断的执行。
18.根据权利要求17所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制器被进一步编程为计算冷机运行过程中、具有单位燃烧的燃烧循环的累计值；计算当在冷机运行过程中执行所述空转运行时所产生的、具有所述单位燃烧的燃烧循环的累计值；以及根据所述两个累计值计算所述空转运行执行比例。
19.根据权利要求1所述的用于内燃机的诊断设备，其中所述控制器被进一步编程为通过使用所述修正系数计算排气供应热量，该排气供应热量相应于供应到所述内燃机的所述排气系统的排气热量；根据内燃机温度估计所述催化剂所持有的热量初始值；根据所述排气供应热量和所述热量初始值两者，估计冷机运行过程中的总催化剂热量；根据所述估计的总催化剂热量，估计所述催化剂的状态；以及根据所述估计的催化剂状态，估计所述催化剂的排放量。
20.一种用于内燃机的诊断方法，所述内燃机采用置于所述内燃机的排气系统中、用于净化特定成分的催化剂，该方法包括；在冷机运行过程中，控制内燃机的控制参数，以加速所述催化剂的温度升高；根据所述控制参数计算修正系数，该修正系数相应于对所述催化剂温度升高的贡献程度；根据所述修正系数估计催化剂排放量，该催化剂排放量相应于排放到所述催化剂下游侧的所述特定成分的排放量；以及根据所述估计的催化剂排放量，诊断催化剂温度升高加速控制是否正常地发挥功能，该催化剂温度升高加速控制加速所述催化剂的温度升高。
21.一种用于内燃机的诊断设备，包括催化剂，设置在所述内燃机的排气系统中，用于净化特定成分；控制装置，用于在冷机运行过程中控制内燃机控制参数，以加速所述催化剂的温度升高；计算装置，用于根据所述控制参数计算修正系数，该修正系数相应于对所述催化剂的温度升高的贡献程度；估计装置，用于根据所述修正系数估计催化剂排放量，该催化剂排放量相应于排放到所述催化剂下游的排气系统的所述特定成分排放量；以及诊断装置，用于根据所述估计的催化剂排放量诊断催化剂温度升高加速控制是否正常地发挥功能，该催化剂温度升高加速控制加速所述催化剂的温度升高。
全文摘要
一种用于内燃机的诊断设备，包括催化剂和控制器。催化剂设置在内燃机的排气系统中，并净化排气系统中的特定成分。控制器被编程为执行多个功能。具体说，控制器被编程为，在冷机运行过程中控制内燃机的至少一个控制参数，以加速催化剂的温度升高。控制器进一步根据至少一个控制参数计算修正系数，该修正系数相应于对催化剂的温度升高的贡献程度。控制器进一步根据修正系数估计催化剂排放量，该催化剂排放量相应于排放到排气系统中催化剂下游的特定成分排放量。控制器还根据估计的催化剂排放量诊断催化剂温度升高加速控制是否正常地发挥功能，该催化剂温度升高加速控制能加速催化剂的温度升高。另外，还披露了一种诊断方法。
文档编号F01N11/00GK1991139SQ200610172119
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者高津户理惠, 加藤浩志 申请人:日产自动车株式会社