JP7619180B2

JP7619180B2 - Engine Control Unit

Info

Publication number: JP7619180B2
Application number: JP2021103085A
Authority: JP
Inventors: 裕也吉川; 和弘長谷川; 好史松田; 正直井戸側; 孝宏内田; 裕貴藪下; 創一今井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2025-01-22
Anticipated expiration: 2041-06-22
Also published as: JP2023002073A

Description

本発明は、排気系部品の異常診断を行うエンジン制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device that performs abnormality diagnosis for exhaust system components.

排気系部品の異常診断を行うエンジン制御装置として、特許文献１に記載の装置がある。同文献に記載のエンジン制御装置は、三元触媒を担持した排気浄化用の触媒装置が排気通路に設置されたエンジンに適用されている。そして、同文献のエンジン制御装置は、燃焼室で燃焼する混合気の空燃比を、リッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に切替えるアクティブ空燃比制御を実施しつつ、触媒装置の異常診断を行っている。なお、リッチ空燃比は理論空燃比よりもリッチ側の空燃比を、リーン空燃比は理論空燃比よりもリーン側の空燃比を、それぞれ示している。なお、同文献のエンジン制御装置では、触媒装置の触媒温度が既定の温度域内にあることを条件に触媒装置の異常診断を実施している。 Patent Document 1 describes an engine control device that performs abnormality diagnosis for exhaust system components. The engine control device described in this document is applied to an engine in which a catalytic device for exhaust purification carrying a three-way catalyst is installed in the exhaust passage. The engine control device in this document performs abnormality diagnosis for the catalytic device while performing active air-fuel ratio control that alternates the air-fuel ratio of the mixture burned in the combustion chamber between a rich air-fuel ratio and a lean air-fuel ratio. Note that a rich air-fuel ratio indicates an air-fuel ratio that is richer than the theoretical air-fuel ratio, and a lean air-fuel ratio indicates an air-fuel ratio that is leaner than the theoretical air-fuel ratio. Note that the engine control device in this document performs abnormality diagnosis for the catalytic device on the condition that the catalyst temperature of the catalytic device is within a predetermined temperature range.

特開２０１０－２５５４９０号公報JP 2010-255490 A

ところで、排気浄化用の触媒装置として、三元触媒を担持するとともに、微粒子物質の捕集機能を備えた四元触媒装置がある。一方、リーン空燃比での燃焼時には、燃焼に供されずに余剰した酸素を含んだ排気が燃焼室から排気通路に排出される。そのため、四元触媒装置を備えるエンジンにおいてアクティブ空燃比制御を実施すると、流入した余剰酸素により、四元触媒装置内の微粒子物質が燃焼して、その燃焼による発熱で四元触媒装置の触媒温度が上昇する。そして、その結果、触媒温度が上記既定の温度域の上限値を超えてしまい、異常診断が中断されることがある。 Now, as a catalytic device for purifying exhaust gas, there is a four-way catalytic device that supports a three-way catalyst and has a function of collecting particulate matter. On the other hand, during combustion at a lean air-fuel ratio, exhaust gas containing excess oxygen that is not used for combustion is discharged from the combustion chamber into the exhaust passage. Therefore, when active air-fuel ratio control is performed on an engine equipped with a four-way catalytic device, the particulate matter in the four-way catalytic device is burned by the inflow of excess oxygen, and the heat generated by this combustion increases the catalyst temperature of the four-way catalytic device. As a result, the catalyst temperature may exceed the upper limit of the above-mentioned predetermined temperature range, and the abnormality diagnosis may be interrupted.

なお、空燃比センサのような触媒装置以外の排気系部品を対象として、アクティブ空燃比制御による診断を行うことがある。そして、そうした触媒装置以外の排気系部品の診断でも、診断の実行を許可する触媒温度の上限値を設定することが考えられる。そうした場合にも、診断中のリーン空燃比での燃焼により触媒温度が上昇して診断が中断されることが同様に生じ得る。 Note that active air-fuel ratio control may be used to diagnose exhaust system components other than catalytic converters, such as air-fuel ratio sensors. Even when diagnosing exhaust system components other than catalytic converters, it may be possible to set an upper limit on the catalyst temperature that allows the diagnosis to be performed. Even in such cases, the catalyst temperature may rise due to combustion at a lean air-fuel ratio during the diagnosis, causing the diagnosis to be interrupted.

上記課題を解決するエンジン制御装置は、三元触媒を担持するとともに排気中の微粒子物質を捕集するフィルタ機能を有した四元触媒装置が排気通路に設置されたエンジンに適用される。また、同エンジン制御装置は、エンジンの排気系部品の異常の有無の診断に際して、空燃比を理論空燃比よりもリーン側としたリーン燃焼を実施する。さらに、同エンジン制御装置は、四元触媒装置の触媒温度を推定する処理として、四元触媒装置内での微粒子物質の燃焼による発熱を反映した触媒温度を推定する第１推定処理と、四元触媒装置内での微粒子物質の燃焼による発熱を反映しない触媒温度を推定する第２推定処理と、を備えている。そして、同エンジン制御装置は、第２推定処理による触媒温度の推定値が既定の診断上限温度以下であることを、上記診断の実行条件に含めている。 The engine control device that solves the above problem is applied to an engine in which a four-way catalyst device that supports a three-way catalyst and has a filter function for collecting particulate matter in the exhaust gas is installed in the exhaust passage. When diagnosing whether or not there is an abnormality in the exhaust system components of the engine, the engine control device performs lean combustion with the air-fuel ratio set to the leaner side than the theoretical air-fuel ratio. Furthermore, as a process for estimating the catalyst temperature of the four-way catalyst device, the engine control device includes a first estimation process that estimates the catalyst temperature reflecting the heat generated by the combustion of particulate matter in the four-way catalyst device, and a second estimation process that estimates the catalyst temperature not reflecting the heat generated by the combustion of particulate matter in the four-way catalyst device. The engine control device includes in the execution conditions of the above diagnosis that the estimated value of the catalyst temperature by the second estimation process is equal to or lower than a predetermined diagnosis upper limit temperature.

第２推定処理では、四元触媒装置内での微粒子物質の燃焼による発熱を反映しない値として触媒温度を推定している。よって、診断中のリーン燃焼により実際の触媒温度が上昇しても、その上昇が、第２推定処理による触媒温度の推定値に反映されないようになる。そして、上記エンジン制御装置では、そうした第２推定処理による触媒温度の推定値を用いて、診断の実行条件の成立の有無を判定している。したがって、上記エンジン制御装置によれば、診断中のリーン燃焼により触媒温度が上昇して診断が中断されることが生じ難くなる。 In the second estimation process, the catalyst temperature is estimated as a value that does not reflect heat generated by the combustion of particulate matter in the four-way catalyst device. Therefore, even if the actual catalyst temperature rises due to lean combustion during diagnosis, this rise is not reflected in the catalyst temperature estimate obtained by the second estimation process. The engine control device uses the catalyst temperature estimate obtained by the second estimation process to determine whether the conditions for performing the diagnosis are met. Therefore, with the engine control device, it is less likely that the catalyst temperature will rise due to lean combustion during diagnosis, causing the diagnosis to be interrupted.

エンジン制御装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an embodiment of an engine control device; 同エンジン制御装置による触媒装置の異常診断中の、（ａ）は実空燃比の推移を、（ｂ）はフロント空燃比センサの出力の推移を、（ｃ）はリア空燃比センサの出力の推移を、（ｄ）は触媒装置の酸素吸蔵量ＯＳＡの推移を、それぞれ示すタイムチャートである。10A is a time chart showing the progress of an actual air-fuel ratio, the progress of an output of a front air-fuel ratio sensor, the progress of an output of a rear air-fuel ratio sensor, and the progress of an oxygen storage amount OSA of the catalytic converter during an abnormality diagnosis of the catalytic converter by the engine control device. 同エンジン制御装置が行う触媒温度推定ルーチンのフローチャートである。4 is a flowchart of a catalyst temperature estimation routine executed by the engine control device.

以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１～図３を参照して詳細に説明する。
＜エンジン１１の構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態のエンジン制御装置１０が適用されるエンジン１１の構成を説明する。なお、エンジン１１は、車両に搭載されている。エンジン１１は、混合気の燃焼を行う燃焼室１２を備えている。また、エンジン１１は、燃焼室１２への吸気の導入路である吸気通路１３と、燃焼室１２からの排気の排出路である排気通路１４と、を備えている。吸気通路１３には、吸気の流量調整弁であるスロットルバルブ１５が設けられている。また、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１５よりも下流側の部分には、吸気中に燃料を噴射するインジェクタ１６が設置されている。こうした吸気通路１３を通じて、燃料が混合された吸気、すなわち混合気が導入される燃焼室１２には、火花放電により混合気を点火する点火装置１７が設置されている。一方、排気通路１４には、排気浄化用の触媒装置１８が設けられている。また、排気通路１４における触媒装置１８よりも下流側の部分には、排気中の微粒子物質を捕集するためのフィルタ装置１９が設置されている。触媒装置１８及びフィルタ装置１９には、排気中のＨＣ、ＣＯの酸化とＮＯｘの還元とを同時に行う三元触媒が担持されている。また、触媒装置１８及びフィルタ装置１９には、三元触媒の触媒作用を高めるための助触媒として酸素吸蔵剤が担持されてもいる。なお、本実施形態では、フィルタ装置１９が、三元触媒を担持するとともに排気中の微粒子物質を捕集するフィルタ機能を有した四元触媒装置に対応している。 Hereinafter, an embodiment of an engine control device will be described in detail with reference to FIGS.
<Configuration of engine 11>
First, referring to FIG. 1, the configuration of an engine 11 to which an engine control device 10 of the present embodiment is applied will be described. The engine 11 is mounted on a vehicle. The engine 11 includes a combustion chamber 12 in which a mixture is burned. The engine 11 also includes an intake passage 13 which is an intake passage to the combustion chamber 12, and an exhaust passage 14 which is an exhaust passage from the combustion chamber 12. The intake passage 13 includes a throttle valve 15 which is an intake flow rate control valve. An injector 16 which injects fuel into the intake air is installed downstream of the throttle valve 15 in the intake passage 13. An ignition device 17 which ignites the mixture by spark discharge is installed in the combustion chamber 12 to which the intake air mixed with fuel, i.e., the mixture, is introduced through the intake passage 13. On the other hand, a catalyst device 18 for purifying exhaust gas is installed in the exhaust passage 14. A filter device 19 for collecting particulate matter in the exhaust gas is installed downstream of the catalyst device 18 in the exhaust passage 14. The catalytic device 18 and the filter device 19 support a three-way catalyst that simultaneously oxidizes HC and CO in the exhaust gas and reduces NOx. The catalytic device 18 and the filter device 19 also support an oxygen storage agent as a promoter to enhance the catalytic action of the three-way catalyst. In this embodiment, the filter device 19 corresponds to a four-way catalytic device that supports the three-way catalyst and has a filter function to collect particulate matter in the exhaust gas.

＜エンジン制御装置１０の構成＞
続いて、エンジン１１の制御を担うエンジン制御装置１０の構成を説明する。エンジン制御装置１０は、演算処理装置２０、及び記憶装置２１を備える電子制御ユニットとして構成されている。演算処理装置２０は、エンジン制御のための演算処理を実行する装置である。記憶装置２１は、エンジン制御用のプログラムやデータを記憶する装置である。 <Configuration of engine control device 10>
Next, a configuration of the engine control device 10 that controls the engine 11 will be described. The engine control device 10 is configured as an electronic control unit including an arithmetic processing device 20 and a storage device 21. The arithmetic processing device 20 is a device that executes arithmetic processing for engine control. The storage device 21 is a device that stores programs and data for engine control.

エンジン制御装置１０には、エンジン１１の運転状態を示す状態量を検出する各種センサが接続されている。そうしたセンサには、エアフローメータ２２、スロットル開度センサ２３、吸気圧センサ２４、クランク角センサ２５、フロント空燃比センサ２６、リア空燃比センサ２７が含まれる。さらに、アクセルペダルセンサ２８、車速センサ２９、外気温センサ３０、水温センサ３１も上記センサに含まれる。エアフローメータ２２は、吸気通路１３の吸気流量ＧＡを検出するセンサである。スロットル開度センサ２３は、スロットルバルブ１５の開度であるスロットル開度ＴＡを検出するセンサである。吸気圧センサ２４は、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１５よりも下流側の部分の吸気の圧力である吸気圧ＰＭを検出するセンサである。クランク角センサ２５は、エンジン１１の出力軸であるクランク軸の回転角であるクランク角θを検出するセンサである。フロント空燃比センサ２６は、触媒装置１８に流入する排気の空燃比を検出するセンサである。リア空燃比センサ２７は、触媒装置１８から流出した排気の空燃比を検出するセンサである。アクセルペダルセンサ２８は、運転者のアクセルペダルの操作量であるアクセルペダル開度ＡＣＣを検出するセンサである。車速センサ２９は、車両の走行速度Ｖを検出するセンサである。外気温センサ３０は、車外の空気の温度である外気温ＴＨＡを検出するセンサである。水温センサ３１は、エンジン冷却水の温度であるエンジン水温ＴＨＷを検出するセンサである。なお、エンジン制御装置１０は、クランク角センサ２５によるクランク角θの検出結果からエンジン回転数ＮＥを求めている。また、エンジン制御装置１０は、吸気流量ＧＡやスロットル開度ＴＡ、エンジン回転数ＮＥ等からエンジン負荷率ＫＬを求めている。エンジン負荷率ＫＬは、燃焼室１２の吸気の充填率を表している。 The engine control device 10 is connected to various sensors that detect state quantities that indicate the operating state of the engine 11. These sensors include an air flow meter 22, a throttle opening sensor 23, an intake pressure sensor 24, a crank angle sensor 25, a front air-fuel ratio sensor 26, and a rear air-fuel ratio sensor 27. In addition, the above sensors also include an accelerator pedal sensor 28, a vehicle speed sensor 29, an outside air temperature sensor 30, and a water temperature sensor 31. The air flow meter 22 is a sensor that detects the intake flow rate GA of the intake passage 13. The throttle opening sensor 23 is a sensor that detects the throttle opening TA, which is the opening of the throttle valve 15. The intake pressure sensor 24 is a sensor that detects the intake pressure PM, which is the pressure of the intake air in the portion downstream of the throttle valve 15 in the intake passage 13. The crank angle sensor 25 is a sensor that detects the crank angle θ, which is the rotation angle of the crankshaft, which is the output shaft of the engine 11. The front air-fuel ratio sensor 26 is a sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalytic device 18. The rear air-fuel ratio sensor 27 is a sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the catalytic device 18. The accelerator pedal sensor 28 is a sensor that detects the accelerator pedal opening degree ACC, which is the amount of accelerator pedal operation by the driver. The vehicle speed sensor 29 is a sensor that detects the vehicle's traveling speed V. The outside air temperature sensor 30 is a sensor that detects the outside air temperature THA, which is the temperature of the air outside the vehicle. The water temperature sensor 31 is a sensor that detects the engine water temperature THW, which is the temperature of the engine coolant. The engine control device 10 obtains the engine speed NE from the detection result of the crank angle θ by the crank angle sensor 25. The engine control device 10 also obtains the engine load factor KL from the intake flow rate GA, the throttle opening degree TA, the engine speed NE, etc. The engine load factor KL represents the intake filling rate of the combustion chamber 12.

エンジン制御装置１０は、これらセンサの検出結果から把握されるエンジン１１の運転状態に応じて、エンジン１１の各操作量を決定する。エンジン制御装置１０が決定するエンジン１１の操作量には、スロットル開度ＴＡ、インジェクタ１６の燃料噴射量Ｑ、点火装置１７による混合気の点火時期ＳＡが含まれる。そして、エンジン制御装置１０は、決定した操作量に応じて、スロットルバルブ１５、インジェクタ１６、点火装置１７などを駆動することで、エンジン制御を行っている。なお、エンジン制御装置１０は、エンジン制御の一環として、空燃比フィードバック制御を行っている。空燃比フィードバック制御においてエンジン制御装置１０は、フロント空燃比センサ２６の出力λｆが理論空燃比を示す値に近づくように、インジェクタ１６の燃料噴射量Ｑをフィードバック調整している。 The engine control device 10 determines each operation amount of the engine 11 according to the operating state of the engine 11 grasped from the detection results of these sensors. The operation amount of the engine 11 determined by the engine control device 10 includes the throttle opening TA, the fuel injection amount Q of the injector 16, and the ignition timing SA of the mixture by the ignition device 17. The engine control device 10 controls the engine by driving the throttle valve 15, the injector 16, the ignition device 17, etc. according to the determined operation amount. Note that the engine control device 10 performs air-fuel ratio feedback control as part of the engine control. In the air-fuel ratio feedback control, the engine control device 10 feedback adjusts the fuel injection amount Q of the injector 16 so that the output λf of the front air-fuel ratio sensor 26 approaches a value indicating the theoretical air-fuel ratio.

また、エンジン制御装置１０は、エンジン１１の運転中に、触媒装置１８が吸蔵している酸素の量である酸素吸蔵量ＯＳＡを演算により求めている。酸素吸蔵量ＯＳＡの演算は、下記の態様で行われる。以下の説明では、触媒装置１８が既定の演算周期の間に吸蔵する酸素の量を、同触媒装置１８の酸素吸蔵速度ＶＯと記載する。なお、触媒装置１８が酸素を放出しているときの酸素吸蔵速度ＶＯは負の値となる。触媒装置１８の酸素吸蔵速度ＶＯは、触媒装置１８に流入する排気の流量、同排気の未燃燃料成分／余剰酸素の濃度、触媒温度、酸素吸蔵量ＯＳＡ等により決まる。触媒装置１８に流入する排気の流量は、エンジン回転数ＮＥやエンジン負荷率ＫＬから求めることができる。触媒装置１８に流入する排気の未燃燃料成分や余剰酸素の濃度は、燃焼室１２で燃焼している混合気の空燃比から求めることができる。また、エンジン制御装置１０は、後述する触媒温度推定処理を通じて、触媒装置１８に担持された触媒の温度である触媒温度を推定している。さらに、エンジン制御装置１０は、既定の演算周期毎に、エンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷率ＫＬ、実空燃比ＡＦ、触媒温度、酸素吸蔵量ＯＳＡ等から触媒装置１８の酸素吸蔵速度ＶＯを求めている。そして、エンジン制御装置１０は、演算周期毎の酸素吸蔵速度ＶＯの演算値を積算した値を、触媒装置１８の酸素吸蔵量ＯＳＡの値として求めている。実空燃比ＡＦは、燃焼室１２で燃焼している混合気の空燃比を表している。実空燃比ＡＦは、例えばフロント空燃比センサ２６の検出結果から求められる。また、エンジン負荷率ＫＬや燃料噴射量Ｑに基づく演算の結果からも、実空燃比ＡＦを求められる。 In addition, the engine control device 10 calculates the oxygen storage amount OSA, which is the amount of oxygen stored in the catalytic device 18, during the operation of the engine 11. The calculation of the oxygen storage amount OSA is performed in the following manner. In the following description, the amount of oxygen stored by the catalytic device 18 during a predetermined calculation period is described as the oxygen storage speed VO of the catalytic device 18. Note that the oxygen storage speed VO when the catalytic device 18 is releasing oxygen is a negative value. The oxygen storage speed VO of the catalytic device 18 is determined by the flow rate of the exhaust gas flowing into the catalytic device 18, the concentration of unburned fuel components/excess oxygen in the exhaust gas, the catalyst temperature, the oxygen storage amount OSA, etc. The flow rate of the exhaust gas flowing into the catalytic device 18 can be calculated from the engine speed NE and the engine load factor KL. The concentration of unburned fuel components and excess oxygen in the exhaust gas flowing into the catalytic device 18 can be calculated from the air-fuel ratio of the mixture being burned in the combustion chamber 12. In addition, the engine control device 10 estimates the catalyst temperature, which is the temperature of the catalyst supported by the catalytic device 18, through a catalyst temperature estimation process described later. Furthermore, the engine control device 10 calculates the oxygen storage speed VO of the catalytic device 18 from the engine speed NE, engine load factor KL, actual air-fuel ratio AF, catalyst temperature, oxygen storage amount OSA, etc., for each predetermined calculation period. The engine control device 10 calculates the oxygen storage amount OSA of the catalytic device 18 as the value obtained by integrating the calculated oxygen storage speed VO for each calculation period. The actual air-fuel ratio AF represents the air-fuel ratio of the mixture being burned in the combustion chamber 12. The actual air-fuel ratio AF is calculated, for example, from the detection result of the front air-fuel ratio sensor 26. The actual air-fuel ratio AF can also be calculated from the result of calculation based on the engine load factor KL and the fuel injection amount Q.

＜触媒装置１８の異常診断＞
以上のように構成されたエンジン１１の排気通路１４に設置された触媒装置１８は、劣化により酸素吸蔵能力が低下して、十分な排気浄化性能を発揮不能となることがある。エンジン制御装置１０は、触媒装置１８が劣化により十分な排気言浄化性能を発揮できない状態にあるか否かを診断する同触媒装置１８の異常診断を、エンジン制御の一環として行っている。 <Diagnosis of Abnormality in Catalyst Device 18>
The catalytic converter 18 installed in the exhaust passage 14 of the engine 11 configured as described above may lose its oxygen storage capacity due to deterioration, and may become unable to perform sufficient exhaust purification performance. As part of engine control, the engine control device 10 performs an abnormality diagnosis of the catalytic converter 18 to determine whether the catalytic converter 18 has deteriorated to the point where it is unable to perform sufficient exhaust purification performance.

触媒装置１８の異常診断に際してエンジン制御装置１０は、燃焼室１２で燃焼する混合気の空燃比を理論空燃比以外の値とするアクティブ空燃比制御を行う。触媒装置１８の異常診断時のアクティブ空燃比制御では、燃焼室１２で燃焼する混合気の空燃比が、リッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に切替えられる。リッチ空燃比は理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であり、リーン空燃比は理論空燃比よりもリーン側の空燃比である。なお、以下の説明では、空燃比を理論空燃比とした混合気の燃焼をストイキ燃焼と記載する。また、空燃比をリッチ空燃比とした混合気の燃焼をリッチ燃焼と記載するとともに、空燃比をリーン空燃比とした混合気の燃焼をリーン燃焼と記載する。リッチ燃焼時の排気通路１４には、ＨＣやＣＯなどの未燃燃料成分を多く含んだ排気が燃焼室１２から排出される。以下の説明では、リッチ燃焼時の燃焼室１２から排出される、未燃燃料成分を多く含んだ排気をリッチ排気と記載する。一方、リーン燃焼時の排気通路１４には、燃焼に使われずに余剰した酸素を多く含んだ排気が燃焼室１２から排出される。以下の説明では、リーン燃焼時の燃焼室１２から排出される、余剰酸素を多く含んだ排気をリーン排気と記載する。 When diagnosing an abnormality of the catalytic device 18, the engine control device 10 performs active air-fuel ratio control to set the air-fuel ratio of the mixture burned in the combustion chamber 12 to a value other than the stoichiometric air-fuel ratio. In the active air-fuel ratio control during abnormality diagnosis of the catalytic device 18, the air-fuel ratio of the mixture burned in the combustion chamber 12 is alternately switched between a rich air-fuel ratio and a lean air-fuel ratio. A rich air-fuel ratio is an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and a lean air-fuel ratio is an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In the following description, combustion of a mixture whose air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio is described as stoichiometric combustion. In addition, combustion of a mixture whose air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio is described as rich combustion, and combustion of a mixture whose air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio is described as lean combustion. Exhaust containing a large amount of unburned fuel components such as HC and CO is discharged from the combustion chamber 12 into the exhaust passage 14 during rich combustion. In the following description, exhaust gas containing a large amount of unburned fuel components discharged from the combustion chamber 12 during rich combustion is referred to as rich exhaust gas. On the other hand, exhaust gas containing a large amount of surplus oxygen not used in combustion is discharged from the combustion chamber 12 into the exhaust passage 14 during lean combustion. In the following description, exhaust gas containing a large amount of surplus oxygen discharged from the combustion chamber 12 during lean combustion is referred to as lean exhaust gas.

図２に、触媒装置１８の異常診断の実施態様の一例を示す。図２（ａ）～（ｄ）は、触媒装置１８の異常診断中の下記パラメータの推移をそれぞれ示している。すなわち、図２（ａ）は実空燃比ＡＦの推移を、図２（ｂ）はフロント空燃比センサ２６の出力λｆの推移を、図２（ｃ）はリア空燃比センサ２７の出力λｒの推移を、図２（ｄ）は触媒装置１８の酸素吸蔵量ＯＳＡの推移を、それぞれ示している。 Figure 2 shows an example of an embodiment of an abnormality diagnosis of the catalytic device 18. Figures 2(a) to (d) respectively show the progress of the following parameters during an abnormality diagnosis of the catalytic device 18. That is, Figure 2(a) shows the progress of the actual air-fuel ratio AF, Figure 2(b) shows the progress of the output λf of the front air-fuel ratio sensor 26, Figure 2(c) shows the progress of the output λr of the rear air-fuel ratio sensor 27, and Figure 2(d) shows the progress of the oxygen storage amount OSA of the catalytic device 18.

図２では、時刻ｔ０に、触媒装置１８の異常診断が開始されている。時刻ｔ０以前には、空燃比フィードバック制御により、燃焼室１２ではストイキ燃焼が行われている。このときのフロント空燃比センサ２６の出力λｆ、及びリア空燃比センサ２７の出力λｒはいずれも、理論空燃比に対応する値であるストイキ出力値ＳＴとなっている。 In FIG. 2, at time t0, abnormality diagnosis of the catalytic converter 18 is started. Before time t0, stoichiometric combustion is performed in the combustion chamber 12 due to air-fuel ratio feedback control. At this time, the output λf of the front air-fuel ratio sensor 26 and the output λr of the rear air-fuel ratio sensor 27 are both stoichiometric output values ST, which are values corresponding to the theoretical air-fuel ratio.

時刻ｔ０に異常診断を開始すると、エンジン制御装置１０は、その時刻ｔ０にアクティブ空燃比制御を開始する。なお、本実施形態では、アクティブ空燃比制御中は、フィードバックゲインを通常よりも小さくした状態で空燃比フィードバック制御を行っている。図２では、時刻ｔ０においてエンジン制御装置１０は、実空燃比ＡＦをリッチ空燃比に変更している。燃焼室１２においてリッチ空燃比の混合気の燃焼、すなわちリッチ燃焼が開始されると、未燃燃料成分を多く含んだリッチ排気が燃焼室１２から排出されるようになる。そして、フロント空燃比センサ２６にリッチ排気が到達すると、同フロント空燃比センサ２６の出力λｆは、ストイキ出力値ＳＴからリッチ空燃比に対応する値であるリッチ出力値ＲＩに変化する。その後、触媒装置１８にもリッチ排気が流入するようになる。このときの触媒装置１８に酸素が吸蔵されていれば、リッチ排気が流入しても触媒装置１８は酸素を放出して、排気中の未燃燃料成分を酸化する。そのため、リッチ燃焼の開始直後は、触媒装置１８から流出する排気は、ストイキ排気に維持される。そして、リア空燃比センサ２７の出力λｒもストイキ出力値ＳＴの近傍の値に維持される。 When the abnormality diagnosis is started at time t0, the engine control device 10 starts active air-fuel ratio control at that time t0. In this embodiment, during active air-fuel ratio control, air-fuel ratio feedback control is performed with the feedback gain set smaller than normal. In FIG. 2, at time t0, the engine control device 10 changes the actual air-fuel ratio AF to a rich air-fuel ratio. When combustion of a rich air-fuel ratio mixture, i.e., rich combustion, begins in the combustion chamber 12, rich exhaust gas containing a large amount of unburned fuel components is discharged from the combustion chamber 12. Then, when the rich exhaust gas reaches the front air-fuel ratio sensor 26, the output λf of the front air-fuel ratio sensor 26 changes from the stoichiometric output value ST to a rich output value RI, which is a value corresponding to the rich air-fuel ratio. After that, rich exhaust gas also flows into the catalytic device 18. If oxygen is stored in the catalytic device 18 at this time, the catalytic device 18 will release oxygen even if rich exhaust gas flows in, and oxidize the unburned fuel components in the exhaust gas. Therefore, immediately after the start of rich combustion, the exhaust gas flowing out of the catalytic converter 18 is maintained at stoichiometric exhaust gas. The output λr of the rear air-fuel ratio sensor 27 is also maintained at a value close to the stoichiometric output value ST.

リッチ燃焼の開始後、触媒装置１８の酸素吸蔵量ＯＳＡは時間の経過とともに次第に減少していく。やがて、触媒装置１８は酸素を放出し切ってその酸素吸蔵量ＯＳＡが「０」となる。その結果、触媒装置１８は排気中の未燃燃料成分を十分に酸化できなくなって、リッチ排気を排出する。以下の説明では、このときの触媒装置１８からのリッチ排気の流出の開始をリッチ破綻と記載する。 After rich combustion begins, the oxygen storage amount OSA of the catalytic converter 18 gradually decreases over time. Eventually, the catalytic converter 18 releases all of its oxygen and its oxygen storage amount OSA becomes "0." As a result, the catalytic converter 18 is no longer able to sufficiently oxidize the unburned fuel components in the exhaust gas, and emits rich exhaust gas. In the following explanation, the start of rich exhaust gas flowing out of the catalytic converter 18 at this time is referred to as rich failure.

リッチ破綻が生じると、リア空燃比センサ２７の出力λｒがストイキ出力値ＳＴの近傍の値からリッチ側に変化する。エンジン制御装置１０は、リア空燃比センサ２７の出力λｒが既定のリッチ破綻判定値ＸＲよりもリッチ側の値となったことをもってリッチ破綻の発生を確認している。リッチ破綻判定値ＸＲには、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に対応する出力λｒの値が予め設定されている。そして、エンジン制御装置１０は、リッチ破綻を確認すると、燃焼室１２での燃焼をリッチ燃焼からリーン燃焼に切替える。図２では、時刻ｔ１及び時刻ｔ３に、リッチ破綻に応じたリッチ燃焼からリーン燃焼への切り替えが行われている。 When rich-flag failure occurs, the output λr of the rear air-fuel ratio sensor 27 changes from a value close to the stoichiometric output value ST to the rich side. The engine control device 10 confirms the occurrence of rich-flag failure when the output λr of the rear air-fuel ratio sensor 27 becomes a value richer than a predefined rich-flag failure determination value XR. The rich-flag failure determination value XR is preset to a value of the output λr corresponding to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. When the engine control device 10 confirms rich-flag failure, it switches the combustion in the combustion chamber 12 from rich combustion to lean combustion. In FIG. 2, switching from rich combustion to lean combustion in response to rich-flag failure is performed at times t1 and t3.

リーン燃焼が開始されると、余剰酸素を多く含んだリーン排気が燃焼室１２から排出されるようになる。そして、フロント空燃比センサ２６にリーン排気が到達すると、フロント空燃比センサ２６の出力λｆがリッチ出力値ＲＩからリーン空燃比に対応する値であるリーン出力値ＬＥに変化する。その後、触媒装置１８にもリーン排気が流入するようになる。このときの触媒装置１８は、流入したリーン排気中の余剰酸素を吸蔵する。そのため、リーン燃焼の開始後もしばらくは、リア空燃比センサ２７の出力λｒは、ストイキ出力値ＳＴの近傍の値に維持される。 When lean combustion begins, lean exhaust gas containing a large amount of excess oxygen is discharged from the combustion chamber 12. When the lean exhaust gas reaches the front air-fuel ratio sensor 26, the output λf of the front air-fuel ratio sensor 26 changes from the rich output value RI to the lean output value LE, which is a value corresponding to the lean air-fuel ratio. After that, lean exhaust gas also flows into the catalytic device 18. At this time, the catalytic device 18 stores the excess oxygen in the lean exhaust gas that flows in. Therefore, for a while after lean combustion begins, the output λr of the rear air-fuel ratio sensor 27 is maintained at a value close to the stoichiometric output value ST.

リーン燃焼の開始後、触媒装置１８の酸素吸蔵量ＯＳＡは、時間の経過とともに次第に増加していく。触媒装置１８が吸蔵可能な酸素の量には限界が存在する。そのため、リーン燃焼が継続されると、やがて触媒装置１８は酸素をそれ以上吸蔵できない状態となる。その結果、触媒装置１８は、吸蔵し切れなかった酸素を含んだリーン排気を排出する。以下の説明では、このときの触媒装置１８からのリーン排気の流出の開始をリーン破綻と記載する。 After lean combustion begins, the oxygen storage amount OSA of the catalytic device 18 gradually increases over time. There is a limit to the amount of oxygen that the catalytic device 18 can store. Therefore, if lean combustion continues, the catalytic device 18 will eventually reach a state where it cannot store any more oxygen. As a result, the catalytic device 18 will discharge lean exhaust gas containing the oxygen that was not stored. In the following explanation, the start of the outflow of lean exhaust gas from the catalytic device 18 at this time will be referred to as lean failure.

リーン破綻が生じると、リア空燃比センサ２７の出力λｒが理論空燃比に対応する値「λｓｔ」に近い値からリーン空燃比に対応する値に変化する。エンジン制御装置１０は、リア空燃比センサ２７の出力λｒが既定のリーン破綻判定値ＸＬよりもリーン側の値となったことをもってリーン破綻の発生を確認している。リーン破綻判定値ＸＬには、理論空燃比よりもリーン側の空燃比に対応する出力λｒの値が予め設定されている。そして、エンジン制御装置１０は、リーン破綻を確認すると、燃焼室１２での燃焼をリーン燃焼からリッチ燃焼に切替える。図２では、時刻ｔ２及び時刻ｔ４に、リーン破綻に応じたリーン燃焼からリッチ燃焼への切り替えが行われている。 When lean failure occurs, the output λr of the rear air-fuel ratio sensor 27 changes from a value close to the value "λst" corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio to a value corresponding to the lean air-fuel ratio. The engine control device 10 confirms the occurrence of lean failure when the output λr of the rear air-fuel ratio sensor 27 becomes a value leaner than a preset lean failure determination value XL. The lean failure determination value XL is preset to a value of the output λr corresponding to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. When the engine control device 10 confirms lean failure, it switches the combustion in the combustion chamber 12 from lean combustion to rich combustion. In FIG. 2, switching from lean combustion to rich combustion in response to lean failure is performed at times t2 and t4.

このようにエンジン制御装置１０は、リッチ破綻、リーン破綻に応じてリッチ燃焼とリーン燃焼とを交互に切替えるようにアクティブ空燃比制御を行っている。そして、エンジン制御装置１０は、アクティブ空燃比制御を行いつつ、触媒装置１８の最大酸素吸蔵量Ｃmaxを下記の態様で測定している。なお、以下の説明では、リーン破綻に応じたリッチ燃焼の開始からリッチ破綻が発生するまでのリッチ燃焼が継続される期間をリッチ燃焼期間と記載する。また、リッチ破綻に応じたリーン燃焼の開始からリーン破綻が発生するまでのリーン燃焼が継続される期間をリーン燃焼期間と記載する。エンジン制御装置１０は、リッチ燃焼期間、及びリーン燃焼期間のそれぞれを測定期間として触媒装置１８の最大酸素吸蔵量Ｃmaxの測定を行っている。具体的には、エンジン制御装置１０は、各測定期間における演算周期毎の酸素吸蔵速度ＶＯの積算値を、最大酸素吸蔵量Ｃmaxの測定値として求めている。 In this way, the engine control device 10 performs active air-fuel ratio control to alternate between rich combustion and lean combustion depending on rich breakdown and lean breakdown. The engine control device 10 measures the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalytic device 18 in the following manner while performing active air-fuel ratio control. In the following description, the period during which rich combustion continues from the start of rich combustion depending on lean breakdown until rich breakdown occurs is referred to as the rich combustion period. Also, the period during which lean combustion continues from the start of lean combustion depending on rich breakdown until lean breakdown occurs is referred to as the lean combustion period. The engine control device 10 measures the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalytic device 18 using each of the rich combustion period and the lean combustion period as measurement periods. Specifically, the engine control device 10 obtains the integrated value of the oxygen storage speed VO for each calculation cycle in each measurement period as the measurement value of the maximum oxygen storage amount Cmax.

異常診断に際して、エンジン制御装置１０は、複数の測定期間における最大酸素吸蔵量Ｃmaxの測定値を平均した値を、現在の触媒装置１８の最大酸素吸蔵量Ｃmaxとして求めている。そして、エンジン制御装置１０は、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが、エンジン１１の排気浄化性能を確保する上で許容可能な下限値を下回っているか否かにより、触媒装置１８の異常の有無を診断している。 When diagnosing an abnormality, the engine control device 10 averages the measured values of the maximum oxygen storage amount Cmax over multiple measurement periods to determine the current maximum oxygen storage amount Cmax of the catalytic device 18. The engine control device 10 then diagnoses whether or not there is an abnormality in the catalytic device 18 based on whether or not the maximum oxygen storage amount Cmax is below the lower limit value that is acceptable for ensuring the exhaust purification performance of the engine 11.

エンジン制御装置１０は、こうした触媒装置１８の異常診断を、既定の実行条件の成立に応じて実行している。実行条件は、予め設定された複数の要件のすべてが満たされている場合に成立する。こうした実行条件の成立の要件には、下記の要件（イ）～（ニ）が含まれている。要件（イ）は、現トリップにおいて触媒装置１８の異常診断が未完了であること、である。要件（ロ）は、エンジン１１の暖機が完了していること、である。要件（ハ）は、エンジン１１の運転条件が安定していること、すなわちエンジン回転数ＮＥやエンジン負荷率ＫＬの変化が小さいこと、である。要件（ニ）は、フィルタ装置１９の触媒温度が既定の診断上限温度以下であること、である。なお、診断上限温度には、フィルタ装置１９の耐久性を維持する上で許容可能な触媒温度の上限値よりも低い温度が設定されている。 The engine control device 10 performs such abnormality diagnosis of the catalytic device 18 in response to the establishment of a preset execution condition. The execution condition is established when all of a plurality of pre-set requirements are met. The requirements for the establishment of such execution conditions include the following requirements (a) to (d). Requirement (a) is that the abnormality diagnosis of the catalytic device 18 is incomplete in the current trip. Requirement (b) is that the warm-up of the engine 11 is completed. Requirement (c) is that the operating conditions of the engine 11 are stable, that is, the changes in the engine speed NE and the engine load factor KL are small. Requirement (d) is that the catalyst temperature of the filter device 19 is equal to or lower than a preset diagnosis upper limit temperature. The diagnosis upper limit temperature is set to a temperature lower than the upper limit of the catalyst temperature that is acceptable for maintaining the durability of the filter device 19.

＜触媒温度の推定＞
続いて、触媒温度の推定に係る処理の詳細を説明する。なお、エンジン制御装置１０は、第１触媒温度ＴＨＣ１、及び第２触媒温度ＴＨＣ２の２つの温度をフィルタ装置１９の触媒温度として推定している。第１触媒温度ＴＨＣ１は、フィルタ装置１９内での微粒子物質の燃焼による発熱を反映した触媒温度の推定値として求められている。また、第２触媒温度ＴＨＣ２は、フィルタ装置１９内での微粒子物質の燃焼による発熱を反映しない触媒温度の推定値として求められている。すなわち、第２触媒温度ＴＨＣ２は、微粒子物質の燃焼による発熱量が常に「０」であるものと見做して求められた触媒温度の推定値となっている。 <Catalyst temperature estimation>
Next, the details of the process for estimating the catalyst temperature will be described. The engine control device 10 estimates two temperatures, a first catalyst temperature THC1 and a second catalyst temperature THC2, as the catalyst temperatures of the filter device 19. The first catalyst temperature THC1 is obtained as an estimated value of the catalyst temperature reflecting heat generated by the combustion of particulate matter in the filter device 19. The second catalyst temperature THC2 is obtained as an estimated value of the catalyst temperature not reflecting heat generated by the combustion of particulate matter in the filter device 19. In other words, the second catalyst temperature THC2 is an estimated value of the catalyst temperature obtained by assuming that the amount of heat generated by the combustion of particulate matter is always "0".

図３に、第１触媒温度ＴＨＣ１及び第２触媒温度ＴＨＣ２の推定のためにエンジン制御装置１０が実行する触媒温度推定ルーチンの処理手順を示す。エンジン制御装置１０は、エンジン１１の運転中、既定の制御周期毎に同ルーチンを繰り返し実行している。 Figure 3 shows the processing procedure of a catalyst temperature estimation routine executed by the engine control device 10 to estimate the first catalyst temperature THC1 and the second catalyst temperature THC2. The engine control device 10 repeatedly executes this routine at every predetermined control period while the engine 11 is operating.

本ルーチンを開始するとエンジン制御装置１０はまずステップＳ１００において、フィルタ装置１９に流入する排気の流量であるフィルタ流入排気量Ｇ１と、同排気の温度であるフィルタ流入排気温度Ｔ１と、をエンジン１１の運転状態に基づき演算する。本実施形態では、フィルタ流入排気量Ｇ１として排気流量ＧＥを用いている。一方、フィルタ流入排気温度Ｔ１は、エンジン排気系の熱モデルを用いて求められている。この熱モデルは、次の各熱量に関しての熱収支のモデルとして構築されている。すなわち、燃焼室１２での混合気の燃焼による発熱量、燃焼した混合気から燃焼室１２の壁面への伝熱量、排気通路１４を構成する排気系部品と排気との間の伝熱量、排気系部品から外気への放熱量、触媒装置１８内での未燃燃料成分の燃焼による発熱量、等の熱量である。 When this routine starts, in step S100, the engine control device 10 first calculates the filter inflow exhaust amount G1, which is the flow rate of the exhaust flowing into the filter device 19, and the filter inflow exhaust temperature T1, which is the temperature of the exhaust, based on the operating state of the engine 11. In this embodiment, the exhaust flow rate GE is used as the filter inflow exhaust amount G1. Meanwhile, the filter inflow exhaust temperature T1 is obtained using a thermal model of the engine exhaust system. This thermal model is constructed as a model of the heat balance for each of the following heat quantities: the amount of heat generated by the combustion of the mixture in the combustion chamber 12, the amount of heat transferred from the burned mixture to the wall surface of the combustion chamber 12, the amount of heat transferred between the exhaust system components constituting the exhaust passage 14 and the exhaust, the amount of heat released from the exhaust system components to the outside air, the amount of heat generated by the combustion of unburned fuel components in the catalytic device 18, etc.

続いてエンジン制御装置１０はステップＳ１１０において、フィルタ装置１９への余剰酸素の流入量ＧＯを演算する。余剰酸素の流入量ＧＯは、リア空燃比センサ２７の出力λｒ及びフィルタ流入排気量Ｇ１から求められている。 Next, in step S110, the engine control device 10 calculates the amount of excess oxygen flowing into the filter device 19, GO. The amount of excess oxygen flowing into the filter device 19, GO, is calculated from the output λr of the rear air-fuel ratio sensor 27 and the amount of exhaust gas flowing into the filter, G1.

続くステップＳ１２０においてエンジン制御装置１０は、第１触媒温度ＴＨＣ１の更新前の値、外気温ＴＨＡ、及び走行速度Ｖに基づき、フィルタ装置１９から外気への放熱量Ｑ１を演算する。また、エンジン制御装置１０は、同ステップＳ１２０において、第１触媒温度ＴＨＣ１の更新前の値、フィルタ流入排気量Ｇ１、及びフィルタ流入排気温度Ｔ１に基づき、排気からのフィルタ装置１９の受熱量Ｑ２を演算する。さらに、エンジン制御装置１０は、同ステップＳ１２０において、フィルタ装置１９内での微粒子物質の燃焼による発熱量Ｑ３を演算する。発熱量Ｑ３は、第１触媒温度ＴＨＣ１の更新前の値と余剰酸素の流入量ＧＯ、フィルタ装置１９の微粒子物質の捕集量Ｍに基づき演算されている。さらに、エンジン制御装置１０は、次のステップＳ１３０において、受熱量Ｑ２と発熱量Ｑ３との和から放熱量Ｑ１を引いた差を求めるとともに、その差をフィルタ装置１９の熱容量Ｃで割った商を、温度変化量ΔＴ１の値として演算する。そして、エンジン制御装置１０は、ステップＳ１４０において、更新前の値に温度変化量ΔＴ１を加えた和を更新後の値とするように、第１触媒温度ＴＨＣ１の値を更新する。 In the next step S120, the engine control device 10 calculates the amount of heat Q1 released from the filter device 19 to the outside air based on the value of the first catalyst temperature THC1 before the update, the outside air temperature THA, and the driving speed V. In the same step S120, the engine control device 10 also calculates the amount of heat Q2 received by the filter device 19 from the exhaust based on the value of the first catalyst temperature THC1 before the update, the filter inflow exhaust amount G1, and the filter inflow exhaust temperature T1. In addition, in the same step S120, the engine control device 10 calculates the amount of heat Q3 generated by the combustion of particulate matter in the filter device 19. The amount of heat Q3 is calculated based on the value of the first catalyst temperature THC1 before the update, the inflow amount GO of excess oxygen, and the amount M of particulate matter captured by the filter device 19. Furthermore, in the next step S130, the engine control device 10 obtains the difference between the sum of the amount of heat received Q2 and the amount of heat generated Q3 and the amount of heat released Q1, and calculates the quotient obtained by dividing the difference by the heat capacity C of the filter device 19 as the value of the temperature change amount ΔT1. Then, in step S140, the engine control device 10 updates the value of the first catalyst temperature THC1 so that the sum of the value before the update plus the temperature change amount ΔT1 becomes the updated value.

一方、エンジン制御装置１０は、ステップＳ１５０において、第２触媒温度ＴＨＣ２の更新前の値、外気温ＴＨＡ、及び走行速度Ｖに基づき、フィルタ装置１９から外気への放熱量Ｑ４を演算する。また、エンジン制御装置１０は、同ステップＳ１５０において、第２触媒温度ＴＨＣ２の更新前の値、フィルタ流入排気量Ｇ１、及びフィルタ流入排気温度Ｔ１に基づき、排気からのフィルタ装置１９の受熱量Ｑ５を演算する。さらに、エンジン制御装置１０は、次のステップＳ１６０において、受熱量Ｑ５から放熱量Ｑ４を引いた差を求めるとともに、その差をフィルタ装置１９の熱容量Ｃで割った商を、温度変化量ΔＴ２の値として演算する。そして、エンジン制御装置１０は、続くステップＳ１７０において、更新前の値に温度変化量ΔＴ２を加えた和を更新後の値とするように、第２触媒温度ＴＨＣ２の値を更新する。 Meanwhile, in step S150, the engine control device 10 calculates the amount of heat dissipated from the filter device 19 to the outside air Q4 based on the value of the second catalyst temperature THC2 before the update, the outside air temperature THA, and the driving speed V. In the same step S150, the engine control device 10 also calculates the amount of heat received by the filter device 19 from the exhaust Q5 based on the value of the second catalyst temperature THC2 before the update, the filter inflow exhaust amount G1, and the filter inflow exhaust temperature T1. Furthermore, in the next step S160, the engine control device 10 calculates the difference obtained by subtracting the amount of heat dissipated Q4 from the amount of heat received Q5, and divides the difference by the heat capacity C of the filter device 19 to calculate the quotient as the value of the temperature change amount ΔT2. Then, in the following step S170, the engine control device 10 updates the value of the second catalyst temperature THC2 so that the sum of the value before the update and the temperature change amount ΔT2 becomes the updated value.

エンジン制御装置１０は、こうした触媒温度推定処理を通じて第１触媒温度ＴＨＣ１及び第２触媒温度ＴＨＣ２を演算している。そして、エンジン制御装置１０は、第２触媒温度ＴＨＣ２を用いて、触媒装置１８の異常診断の実行条件成立の有無を判定している。すなわち、上述した実行条件成立の要件（ニ）は、実際には、第２触媒温度ＴＨＣ２が診断上限温度以下であるか否かによりその成否が判定されている。 The engine control device 10 calculates the first catalyst temperature THC1 and the second catalyst temperature THC2 through this catalyst temperature estimation process. The engine control device 10 then uses the second catalyst temperature THC2 to determine whether the conditions for executing an abnormality diagnosis of the catalyst device 18 are met. In other words, the above-mentioned requirement (iv) for the execution condition to be met is actually determined by whether the second catalyst temperature THC2 is equal to or lower than the diagnosis upper limit temperature.

これに対して、エンジン制御装置１０は、上記判定以外のエンジン制御で参照する触媒温度としては、第１触媒温度ＴＨＣ１を使用している。例えば第１触媒温度ＴＨＣ１は、フィルタＯＴ防止制御の実施判定に用いられている。フィルタＯＴ防止制御は、フィルタ装置１９の温度が高くなり過ぎたときにエンジン１１の出力制限を行なって触媒装置１８の過昇温を防止する制御である。 In response to this, the engine control device 10 uses the first catalyst temperature THC1 as the catalyst temperature to refer to in engine control other than the above-mentioned judgments. For example, the first catalyst temperature THC1 is used to determine whether or not to perform filter OT prevention control. Filter OT prevention control is a control that limits the output of the engine 11 when the temperature of the filter device 19 becomes too high, thereby preventing the catalyst device 18 from overheating.

なお、以上のように構成された本実施形態では、図３の触媒温度推定ルーチンにおけるステップＳ１２０～Ｓ１４０の処理が第１推定処理に対応している。また、本実施形態では、同触媒温度推定ルーチンにおけるステップＳ１５０～Ｓ１７０の処理が第２推定処理に対応している。 In this embodiment configured as described above, the processing of steps S120 to S140 in the catalyst temperature estimation routine in FIG. 3 corresponds to the first estimation processing. Also, in this embodiment, the processing of steps S150 to S170 in the catalyst temperature estimation routine corresponds to the second estimation processing.

＜実施形態の作用、効果＞
上述のように、本実施形態では、第１触媒温度ＴＨＣ１及び第２触媒温度ＴＨＣ２との２つの温度を触媒温度の推定値として求めている。第１触媒温度ＴＨＣ１は、フィルタ装置１９内での微粒子物質の燃焼による発熱を反映した触媒温度の推定値として求められている。これに対して、第２触媒温度ＴＨＣ２は、フィルタ装置１９内での微粒子物質の燃焼による発熱を反映しない触媒温度の推定値として求められている。 <Actions and Effects of the Embodiment>
As described above, in this embodiment, two temperatures, the first catalyst temperature THC1 and the second catalyst temperature THC2, are obtained as estimated values of the catalyst temperature. The first catalyst temperature THC1 is obtained as an estimated value of the catalyst temperature that reflects heat generated by the combustion of particulate matter in the filter device 19. In contrast, the second catalyst temperature THC2 is obtained as an estimated value of the catalyst temperature that does not reflect heat generated by the combustion of particulate matter in the filter device 19.

一方、本実施形態では、アクティブ空燃比制御によりリッチ燃焼とリーン燃焼とを交互に切替えつつ、触媒装置１８の異常診断を行っている。そうした異常診断の実行条件には、第２触媒温度ＴＨＣ２が診断上限温度以下であることが含まれている。 In contrast, in this embodiment, the catalytic converter 18 is diagnosed for abnormalities while alternately switching between rich combustion and lean combustion using active air-fuel ratio control. The conditions for performing such abnormality diagnosis include the second catalyst temperature THC2 being equal to or lower than the upper diagnosis temperature limit.

なお、アクティブ空燃比制御中に触媒装置１８のリーン破綻が生じると、余剰酸素を含んだ排気がフィルタ装置１９に流入する。余剰酸素が流入すると、フィルタ装置１９内の微粒子物質が燃焼する。そして、その燃焼による発熱でフィルタ装置１９の触媒温度が一時的に上昇する。このときの微粒子物質の発熱に合わせて第１触媒温度ＴＨＣ１は上昇する。そのため、異常診断の実行条件成立の有無の判定に、第１触媒温度ＴＨＣ１を用いると、微粒子物質の燃焼による発熱により第１触媒温度ＴＨＣ１が診断上限温度を超えてしまい、診断が中断される虞がある。これに対して、本実施形態では、第２触媒温度ＴＨＣ２を用いて、異常診断の実行条件成立の有無を判定している。第２触媒温度ＴＨＣ２には、微粒子物質の燃焼による発熱の影響が反映されない。そのため、診断中にフィルタ装置１９内の微粒子物質が燃焼して、実際の触媒温度が上昇しても、それだけでは診断が中断されないようになる。 When the catalytic converter 18 fails lean during active air-fuel ratio control, exhaust gas containing excess oxygen flows into the filter device 19. When excess oxygen flows in, particulate matter in the filter device 19 is burned. The heat generated by the combustion temporarily increases the catalyst temperature of the filter device 19. The first catalyst temperature THC1 rises in accordance with the heat generated by the particulate matter at this time. Therefore, if the first catalyst temperature THC1 is used to determine whether the conditions for performing the abnormality diagnosis are satisfied, the heat generated by the combustion of the particulate matter may cause the first catalyst temperature THC1 to exceed the upper diagnosis temperature limit, causing the diagnosis to be interrupted. In contrast, in this embodiment, the second catalyst temperature THC2 is used to determine whether the conditions for performing the abnormality diagnosis are satisfied. The second catalyst temperature THC2 does not reflect the influence of heat generated by the combustion of the particulate matter. Therefore, even if the particulate matter in the filter device 19 is burned during the diagnosis and the actual catalyst temperature rises, the diagnosis is not interrupted by that alone.

以上の本実施形態のエンジン制御装置１０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、フィルタ装置１９内での微粒子物質の燃焼による発熱を反映した触媒温度の推定値として第１触媒温度ＴＨＣ１を演算している。また、フィルタ装置１９内での微粒子物質の燃焼による発熱を反映しない触媒温度の推定値として第２触媒温度ＴＨＣ２を求めている。そして、それら２つの触媒温度の推定値のうち、第２触媒温度ＴＨＣ２を用いて診断の実行条件成立の有無を判定している。そのため、診断中のリーン燃焼により、フィルタ装置１９内の微粒子物質が燃焼しても、その燃焼による触媒温度の上昇によっては診断が中断されないようになる。したがって、触媒装置１８の異常診断が中断され難くなる。 According to the engine control device 10 of the present embodiment described above, the following effects can be achieved.
(1) In this embodiment, the first catalyst temperature THC1 is calculated as an estimate of the catalyst temperature that reflects heat generated by the combustion of particulate matter in the filter device 19. In addition, the second catalyst temperature THC2 is calculated as an estimate of the catalyst temperature that does not reflect heat generated by the combustion of particulate matter in the filter device 19. Of these two catalyst temperature estimates, the second catalyst temperature THC2 is used to determine whether or not the conditions for performing the diagnosis are met. Therefore, even if particulate matter in the filter device 19 burns due to lean combustion during the diagnosis, the diagnosis is not interrupted by the rise in catalyst temperature caused by that combustion. Therefore, the abnormality diagnosis of the catalytic device 18 is less likely to be interrupted.

（２）異常診断が中断され難いため、エンジン１１の始動から異常診断の完了までに要する時間が短くなり易い。
（３）アクティブ空燃比制御の実施中には、ストイキ燃焼時よりも大気放出される排気の性状が悪化する。一方、異常診断の完了までのアクティブ空燃比制御の実行時間は、異常診断の中断毎に長くなる。そのため、本実施形態によれば、異常診断が中断され難い分、異常診断時のアクティブ空燃比制御の実施に伴うエンジン１１の排気性能の悪化が抑えられる。 (2) Since the abnormality diagnosis is unlikely to be interrupted, the time required from the start of the engine 11 to the completion of the abnormality diagnosis is likely to be short.
(3) When active air-fuel ratio control is being performed, the properties of the exhaust gas released into the atmosphere are worse than those during stoichiometric combustion. Meanwhile, the execution time of active air-fuel ratio control until the abnormality diagnosis is completed becomes longer each time the abnormality diagnosis is interrupted. Therefore, according to this embodiment, since the abnormality diagnosis is less likely to be interrupted, the deterioration of the exhaust performance of the engine 11 due to the execution of active air-fuel ratio control during an abnormality diagnosis is suppressed.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、アクティブ空燃比制御中にも、フィードバックゲインを通常よりも小さくした状態で空燃比フィードバック制御を継続していた。アクティブ空燃比制御中は、空燃比フィードバック制御を停止するようにしてもよい。 This embodiment can be modified as follows: This embodiment and the following modifications can be combined with each other to the extent that there is no technical contradiction.
In the above embodiment, the air-fuel ratio feedback control is continued with the feedback gain set to be smaller than normal even during the active air-fuel ratio control. During the active air-fuel ratio control, the air-fuel ratio feedback control may be stopped.

・微粒子物質の燃焼による発熱を反映した触媒温度の推定値として第１触媒温度ＴＨＣ１が求められており、かつ同発熱を反映しない触媒温度の推定値として第２触媒温度ＴＨＣ２が求められる限りにおいて、それらの推定ロジックの詳細は適宜に変更してもよい。 - As long as the first catalyst temperature THC1 is obtained as an estimate of the catalyst temperature that reflects the heat generated by the combustion of particulate matter, and the second catalyst temperature THC2 is obtained as an estimate of the catalyst temperature that does not reflect the same heat, the details of the estimation logic may be changed as appropriate.

・触媒装置１８の異常診断以外の排気系部品の異常診断でも、空燃比を理論空燃比からそれ以外の空燃比に変更して行われるものがある。例えば、空燃比の変更に応じたフロント空燃比センサ２６の出力λｆの変化から同フロント空燃比センサ２６の異常診断を行うことがある。そして、そうした触媒装置１８以外の排気系部品の異常診断を、触媒温度が診断下限温度以上であることを条件に実施することが考えられる。その場合にも、その異常診断の実行条件の成立の有無の判定には、第２触媒温度ＴＨＣ２を用いることが望ましい。そうした場合にも、異常診断が中断され難くなる。 -Some abnormality diagnoses of exhaust system parts other than the catalytic device 18 are performed by changing the air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio to another air-fuel ratio. For example, abnormality diagnosis of the front air-fuel ratio sensor 26 may be performed based on a change in the output λf of the front air-fuel ratio sensor 26 in response to the change in the air-fuel ratio. It is also possible to perform abnormality diagnosis of such exhaust system parts other than the catalytic device 18 on the condition that the catalyst temperature is equal to or higher than the diagnostic lower limit temperature. In this case, it is desirable to use the second catalyst temperature THC2 to determine whether the conditions for executing the abnormality diagnosis are met. In such a case, the abnormality diagnosis is less likely to be interrupted.

１０…エンジン制御装置
１１…エンジン
１２…燃焼室
１３…吸気通路
１４…排気通路
１５…スロットルバルブ
１６…インジェクタ
１７…点火装置
１８…触媒装置
１９…フィルタ装置
２０…演算処理装置
２１…記憶装置
２２…エアフローメータ
２３…スロットル開度センサ
２４…吸気圧センサ
２５…クランク角センサ
２６…フロント空燃比センサ
２７…リア空燃比センサ
２８…アクセルペダルセンサ
２９…車速センサ
３０…水温センサ LIST OF SYMBOLS 10: ENGINE CONTROL DEVICE 11: ENGINE 12: COMBUSTION CHAMBER 13: INTAKE PASSAGE 14: EXHAUST PASSAGE 15: THROTTLE VALVE 16: INJECTOR 17: IGNITION DEVICE 18: CATALYST DEVICE 19: FILTER DEVICE 20: COMPUTING DEVICE 21: MEMORY DEVICE 22: AIR FLOW METER 23: THROTTLE OPENING SENSOR 24: INTAKE PRESSURE SENSOR 25: CRANK ANGLE SENSOR 26: FRONT AIR-FUEL RATIO SENSOR 27: REAR AIR-FUEL RATIO SENSOR 28: ACCELERATOR PEDAL SENSOR 29: VEHICLE SPEED SENSOR 30: WATER TEMPERATURE SENSOR

Claims

An engine control device is applied to an engine in which a four-way catalyst device carrying a three-way catalyst and having a filter function for collecting particulate matter in the exhaust gas is installed in an exhaust passage, and performs lean combustion by making the air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio when diagnosing whether or not there is an abnormality in an exhaust system component of the engine,
The engine control device includes, as a process for estimating a catalyst temperature of the four-way catalyst device, a first estimation process for estimating the catalyst temperature reflecting heat generated by combustion of particulate matter in the four-way catalyst device, and a second estimation process for estimating the catalyst temperature not reflecting heat generated by combustion of particulate matter in the four-way catalyst device,
The engine control device, further comprising: a condition for executing the diagnosis that the estimated value of the catalyst temperature by the second estimation process is equal to or lower than a predetermined diagnosis upper limit temperature.