JP2012251461A - 空燃比検出装置の故障判定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン1の作動中に燃料供給を停止し、当該燃料供給の停止後の下流側酸素濃度センサ32により検出された排気の空燃比の変化に基づいて当該下流側酸素濃度センサ32の故障判定をする故障判定手段を備え、燃料供給の停止前において空燃比をリッチ状態にしてオープンループ運転するエンリッチ運転モードでのエンジン1の吸入空気量を積算し、当該吸入空気量積算値Qolが所定値Qolhを超えた場合に下流側酸素濃度センサ32の故障判定を禁止する。
【選択図】図1
Description
また、内燃機関の燃料噴射モードを負荷等に応じて切り換える技術も知られている。燃料噴射モードは、例えば排気の空燃比をフィードバックしながらストイキオやリーン状態で運転を行う通常運転モードや、負荷の大きい場合等にリッチ化するように空燃比をオープンループ制御するエンリッチ運転モード、減速時等のような無負荷時に燃料噴射を停止する燃料カットモードがある。
また、このように触媒の下流側の空燃比検出装置の故障判定を行う際に、燃料カット前にエンリッチ運転モードよってリッチ運転を続けると、排気中の炭化水素や一酸化炭素が増加し、これらの成分が触媒に多く吸着された状態で燃料カットが開始された場合、触媒に吸着された炭化水素や一酸化炭素が酸化されるまで触媒から流出する排気がリッチとなり、所定時間を超えて空燃比検出装置がリッチであることを検出して空燃比検出装置が故障していると誤判定をする虞がある。
また、請求項3の空燃比検出装置の故障判定装置は、請求項1において、故障判定制限手段は、吸入空気量積算手段により演算された吸入空気量の積算値に基づいて、故障判定手段における空燃比検出装置の故障判定用の閾値を変更させることを特徴とする。
また、請求項6の空燃比検出装置の故障判定装置は、請求項1〜4のいずれか1項において、故障判定手段は、燃料供給の停止から空燃比検出装置により検出された排気の空燃比が所定空燃比に到達するまでの所要時間に基づいて、空燃比検出装置の故障判定をすることを特徴とする。
本発明の請求項3の空燃比検出装置の故障判定装置によれば、燃料供給の停止前において第1の運転モードでの内燃機関の吸入空気量の積算値に基づいて故障判定手段における故障判定用の閾値が変更されるので、燃料供給の停止時に触媒に炭化水素や一酸化炭素が多く吸着されていることによる影響を正確に反映させて、故障判定手段での空燃比検出装置の故障判定を精度良く行うことが可能となる。
本発明の請求項6の空燃比検出装置の故障判定装置によれば、燃料供給の停止から排気の空燃比が所定空燃比に到達するまでの所要時間に基づき、例えば当該所要時間が所定時間を超えることで、燃料供給停止により低下する空燃比を正確に検出できていないと見なし、空燃比検出装置が故障であることを判定することが可能となる。
図1は、本発明の故障判定装置が適用されたエンジン1(内燃機関)の吸排気系の概略構成図である。
エンジン1は、車両に搭載され、例えば燃料を噴射弁から筒内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射式のガソリンエンジンである。
また、スロットルバルブ10の上流側の吸気通路2には、吸気流量を検出するエアフローセンサ12が設けられている。
エンジン1の排気通路3には、三元触媒等の排気浄化触媒30が介装されている。
排気浄化触媒30の上流側には排気浄化触媒30に流入する排気中の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度センサ31と、下流側には排気浄化触媒30通過後の排気中の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度センサ32(空燃比検出装置)とが設けられている。
ECU40の入力側には、上記スロットルポジションセンサ11、エアフローセンサ12、クランク角センサ20、上流側酸素濃度センサ31、下流側酸素濃度センサ32、及び図示しない水温センサ、アクセルの開度を検出するアクセルポジションセンサ、車速センサ、その他エンジン1及び車両の運転状態を検出するセンサ類からの検出情報が入力される。
下流側酸素濃度センサ32の故障判定は、エンジン運転中に燃料カットモードに移行して燃料噴射を停止(燃料カット)した際に、下流側酸素濃度センサ32により検出した排気の空燃比の変化に基づいて下流側酸素濃度センサ32の故障判定を行う(故障判定手段)。
図2中実線で示すように、例えば通常運転モードによる空燃比のフィードバック運転から燃料カットすると、下流側酸素濃度センサ32の出力値Vは、燃料カット開始からタイムラグをおいて下がり始める。そして、このときの下流側酸素濃度センサ32の出力値の低下度合い、具体的には下流側酸素濃度センサ32の出力値Vが所定範囲(V1からV2まで)変化する際の所要時間Tslopeは略一定の値となる。また、燃料カット開始から下流側酸素濃度センサ32の出力値Vが所定値V2まで低下するまでの所要時間Trlも略一定の値となる。
図2中破線で示すように、例えばエンリッチ運転モードによる空燃比のオープンループ運転から燃料カットすると、下流側酸素濃度センサ32の出力値Vは、燃料カット開始からタイムラグをおいて下がり始めるものの、その下がり方は図2中実線で示す通常運転モードからの燃料カット時と比べて緩やかなものとなる(所要時間Tslope’及びTrl’がTslope、Trlより大きくなる。)。したがって、下流側酸素濃度センサ32が故障していると誤判定する虞がある。
図3に示すように、オープンループ運転時の吸入空気量積算値Qolが図中Qbを超えたあたりから、所要時間Tslopeが故障判定用の閾値Taを超す傾向となる。当該Qbは、排気浄化触媒30の容量や、炭化水素や一酸化炭素の吸着能力によって定められる値であって、このQbをあらかじめ確認の上、閾値Qolhとして設定すればよい。
ECU40は、下表1の(1)〜(6)の優先順位で夫々の条件が成立した場合に、所定時間(例えば100ms)毎にエアフローセンサ12により検出した吸入空気量を積算または減算し、吸入空気量積算値Qol(n)を演算する。
なお、V型エンジンのようにバンク毎に燃料噴射を制御するエンジンでは、各バンク毎に吸入空気量積算値Qolを演算すればよい。
図4では、上記のように制御するエンジン1において、互いに時間をおいて2回の燃料カットモードを実行し、その前に各運転モードを実行した場合での吸入空気量積算値Qolの推移と、それに伴う故障判定禁止及び故障判定実行許可の判定状況の推移を示すタイムチャートである。
以上のように、本実施形態では、燃料カット時に下流側酸素濃度センサの故障判定を行う際に、それまでのオープンループ運転での吸入空気量積算値Qolが閾値Qolhを超えた場合には、故障判定の禁止を行うようにしている。これにより、排気浄化触媒30に炭化水素や一酸化炭素が多く吸着されていることを原因とする下流側酸素濃度センサ32の故障の誤判定を回避することが可能となる。
なお、本実施形態では、吸入空気量積算値Qolが閾値Qolhを超えたときに、故障判定の禁止を行なうが、本願発明はこれに限定するものではない。例えば吸入空気量積算値Qolに基づいて下流側酸素濃度センサ32の故障判定用の閾値TaまたはTbを変化させるようにしてもよい。詳しくは、吸入空気量積算値Qolが大きくなるにしたがって、故障判定用の閾値TaまたはTbを大きくすればよい。このようにすれば、吸入空気量積算値Qolが大きくなるにしたがって、排気浄化触媒30に吸着されている炭化水素や一酸化炭素による影響により下流側酸素濃度センサ32の検出値の変化が小さくなる(所要時間Tslope、Trlが大きくなる)が、故障判定用の閾値TaまたはTbを大きくすることで、故障であると誤判定され難くなる。
30 排気浄化触媒
32 下流側酸素濃度センサ
40 ECU
Claims (6)
- 内燃機関の排気系に設けられた触媒の下流側に配置された空燃比検出装置の故障判定装置であって、
前記内燃機関の作動中に燃料供給を停止し、当該燃料供給の停止後の前記空燃比検出装置により検出された排気の空燃比の変化に基づいて当該空燃比検出装置の故障判定をする故障判定手段と、
前記燃料供給の停止前において空燃比をリッチ状態にして運転する第1の運転モードでの前記内燃機関の吸入空気量を積算する吸入空気量積算手段と、
前記吸入空気量積算手段により演算された前記吸入空気量の積算値に基づいて前記故障判定手段による前記空燃比検出装置の故障判定を制限する故障判定制限手段と、を備えたことを特徴とする空燃比検出装置の故障判定装置。 - 前記故障判定制限手段は、前記吸入空気量の積算値が所定値を超えた場合に前記空燃比検出装置の故障判定を禁止することを特徴とする請求項1に記載の空燃比検出装置の故障判定装置。
- 前記故障判定制限手段は、前記吸入空気量積算手段により演算された前記吸入空気量の積算値に基づいて、前記故障判定手段における前記空燃比検出装置の故障判定用の閾値を変更させることを特徴とする請求項1に記載の空燃比検出装置の故障判定装置。
- 前記吸入空気量積算手段は、前記燃料供給の停止前において空燃比をストイキオまたはリーン状態で運転する第2の運転モード、及び燃料供給を停止する第3の運転モードのうち少なくともいずれか一方での前記内燃機関の吸入空気量を、前記第1の運転モードでの吸入空気量の積算値から減算することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の空燃比検出装置の故障判定装置。
- 前記故障判定手段は、前記燃料供給の停止後の前記空燃比検出装置により検出された排気の空燃比が所定範囲を変化する所要時間に基づいて、前記空燃比検出装置の故障判定をすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の空燃比検出装置の故障判定装置。
- 前記故障判定手段は、前記燃料供給の停止から前記空燃比検出装置により検出された排気の空燃比が所定空燃比に到達するまでの所要時間に基づいて、前記空燃比検出装置の故障判定をすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の空燃比検出装置の故障判定装置。
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