JP2737482B2 - Degradation diagnosis device for catalytic converter device in internal combustion engine - Google Patents
Degradation diagnosis device for catalytic converter device in internal combustion engineInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、排気浄化用の触媒コン
バータ装置と、その上流側及び下流側に空燃比検出手段
を備えた内燃機関において、空燃比検出信号に基づいて
触媒コンバータ装置の劣化診断を行う装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalytic converter device for purifying exhaust gas and an internal combustion engine provided with air-fuel ratio detecting means upstream and downstream of the catalytic converter device. The present invention relates to a device for performing a diagnosis.
【０００２】[0002]
【従来の技術】車両用内燃機関においては、空燃比セン
サによって排気中の所定成分例えば酸素の濃度を検出し
て空燃比を検出し、該空燃比検出信号に基づいて空燃比
を目標空燃比 (一般的には理論空燃比) にフィードバッ
ク制御する一方、該目標空燃比近傍に空燃比制御したと
きに最も浄化効率の高い触媒を担持した触媒コンバータ
装置によって排気中のＣＯ，ＨＣ (未燃燃料成分) ，Ｎ
ＯX 等の汚染物質を浄化することが一般化している。2. Description of the Related Art In an internal combustion engine for a vehicle, an air-fuel ratio sensor detects an air-fuel ratio by detecting a concentration of a predetermined component in exhaust, for example, oxygen, and detects an air-fuel ratio based on the air-fuel ratio detection signal. In general, while performing feedback control to the stoichiometric air-fuel ratio, when the air-fuel ratio is controlled near the target air-fuel ratio, the catalytic converter device supporting the catalyst with the highest purification efficiency carries out CO, HC (unburned fuel component) in the exhaust gas. ), N
To purify the pollutants O X and the like are common.
【０００３】ところで、前記触媒コンバータ装置は排気
熱等により長時間の使用で劣化し、触媒作用が低下して
くるので、該劣化を診断するようにしたものがある。該
劣化診断が行われるものでは、触媒コンバータ装置の下
流側にも空燃比センサが設けられ、触媒コンバータ装置
の酸素ストレージ量が新品時に比較して劣化が進むと減
少することを利用している。即ち、上流側の空燃比セン
サからの空燃比検出信号に基づいて空燃比フィードバッ
ク制御を行った時に、触媒コンバータ装置下流側に装着
される下流側の空燃比センサ信号の反転周期は触媒コン
バータ装置の酸素ストレージ量に比例的であるため、劣
化が進むと上流側の空燃比信号変化の周波数に対する下
流側の空燃比信号変化の周波数の比率が増大し、この比
率を基準値と比較することによって劣化診断するもので
ある (特開昭６３−２０５４４１号公報等参照) 。或い
は、上流側の空燃比センサによる空燃比フィードバック
制御中に該制御とは無関係に燃料供給量を増減し、その
ときの下流側の空燃比センサの信号に基づいて診断する
ものもある。[0003] Incidentally, the above-mentioned catalytic converter device is deteriorated by long-term use due to exhaust heat or the like, and the catalytic action is reduced. In the deterioration diagnosis, an air-fuel ratio sensor is also provided downstream of the catalytic converter to utilize the fact that the amount of oxygen storage in the catalytic converter decreases as deterioration progresses as compared to when it is new. That is, when the air-fuel ratio feedback control is performed based on the air-fuel ratio detection signal from the upstream air-fuel ratio sensor, the inversion cycle of the downstream air-fuel ratio sensor signal mounted on the downstream side of the catalytic converter device is the same as that of the catalytic converter device. Since the ratio is proportional to the oxygen storage amount, as the deterioration proceeds, the ratio of the frequency of the air-fuel ratio signal change on the downstream side to the frequency of the air-fuel ratio signal change on the upstream side increases, and the deterioration is determined by comparing this ratio with a reference value. The diagnosis is made (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-205441 ). Alternatively, during air-fuel ratio feedback control by the upstream air-fuel ratio sensor, the fuel supply amount is increased or decreased independently of the control, and diagnosis is performed based on a signal from the downstream air-fuel ratio sensor at that time.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の診断方式にあっては前者方式のように通常の
空燃比フィードバック制御時に下流側空燃比センサの信
号で診断する場合は、例えば新品時から触媒ストレージ
量の少ない触媒の診断を行う場合、上流側の空燃比セン
サの信号周波数と下流側の空燃比センサの信号周波数と
が、新品時から略同様であり、劣化によって酸素ストレ
ージ量の低下があっても、下流側空燃比センサの信号周
波数がそれ以上増大することがないため、触媒コンバー
タ装置の劣化を診断することが不可能であった。However, in such a conventional diagnostic system, when the diagnosis is performed by the signal of the downstream air-fuel ratio sensor during the normal air-fuel ratio feedback control as in the former system, for example, when a new product is used, When diagnosing a catalyst with a small amount of catalyst storage, the signal frequency of the air-fuel ratio sensor on the upstream side and the signal frequency of the air-fuel ratio sensor on the downstream side are almost the same from when new, and the oxygen storage amount decreases due to deterioration. However, since the signal frequency of the downstream air-fuel ratio sensor does not increase any more, it is impossible to diagnose deterioration of the catalytic converter.
【０００５】また、上流側の空燃比センサによる空燃比
フィードバック制御中に該制御とは無関係に燃料供給量
を増減し、そのときの下流側の空燃比センサの信号に基
づいて診断する後者の方式では、触媒の種類や使い方次
第では診断時の空燃比の目標空燃比からのずれが大きく
なって排気エミッション特性が悪化してしまうという難
点があった。Further, during the air-fuel ratio feedback control by the upstream air-fuel ratio sensor, the fuel supply amount is increased or decreased independently of the control, and the diagnosis is performed based on the signal of the downstream air-fuel ratio sensor at that time. Then, depending on the type and usage of the catalyst, there is a problem that the deviation of the air-fuel ratio at the time of diagnosis from the target air-fuel ratio becomes large and the exhaust emission characteristics deteriorate.
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、触媒コンバータ装置の特性に応じた空
燃比フィードバック制御を行いつつ診断を行うことによ
り、上記問題点を解決した内燃機関の触媒コンバータ装
置における劣化診断装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such conventional problems, and an internal combustion engine that solves the above problems by performing a diagnosis while performing air-fuel ratio feedback control according to the characteristics of a catalytic converter device. It is an object of the present invention to provide a device for diagnosing deterioration in a catalytic converter device.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】このため、本発明は図１
に示すように、機関の排気通路に触媒コンバータ装置を
備えると共に、該触媒コンバータ装置の上流側及び下流
側の排気通路に夫々排気中の酸素濃度の検出により空燃
比を検出する空燃比検出手段を備え、少なくとも前記上
流側の空燃比検出手段からの空燃比検出信号に基づいて
制御定数を用いて設定されたフィードバック補正係数に
より空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバ
ック制御手段を備える一方、機関運転条件に応じて触媒
コンバータ装置の劣化診断を行う条件を判別する劣化診
断条件判別手段と、該劣化診断条件判別手段で判別され
た劣化診断条件で前記空燃比フィードバック制御を行い
つつ、少なくとも下流側の空燃比検出手段の空燃比信号
に基づいて触媒コンバータ装置の劣化診断を行う劣化診
断手段と、を備えた内燃機関において、前記触媒コンバ
ータ装置は、通常時に使用される制御定数を用いて空燃
比のフィードバック制御を行っているときに、劣化の有
無に関わらず上流側と下流側とで空燃比の変動周期が略
等しくなる特性を有し、 前記触媒コンバータ装置の劣化
診断時には、前記空燃比フィードバック制御手段で使用
されるフィードバック補正係数設定用の制御定数を通常
時に使用される値より小さい値に切り換える制御定数切
換手段を設けたことを特徴とする。For this reason, the present invention is based on FIG.
As shown in the figure, while providing a catalytic converter device in the exhaust passage of the engine, air-fuel ratio detecting means for detecting the air-fuel ratio by detecting the oxygen concentration in the exhaust respectively in the upstream and downstream exhaust passages of the catalytic converter device. And air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio by a feedback correction coefficient set using a control constant based on an air-fuel ratio detection signal from at least the air-fuel ratio detection means on the upstream side. A deterioration diagnosis condition determining means for determining a condition for performing a deterioration diagnosis of the catalytic converter device according to the air conditioner, and performing the air-fuel ratio feedback control under the deterioration diagnosis condition determined by the deterioration diagnosis condition Deterioration diagnosis means for performing deterioration diagnosis of the catalytic converter device based on the air-fuel ratio signal of the fuel ratio detection means. In an internal combustion engine, said catalyst converter
The air conditioner uses air-fuel
When performing feedback control of the ratio,
The fluctuation cycle of the air-fuel ratio between upstream and downstream
Have the same characteristics and deteriorate the catalytic converter device
At the time of diagnosis , the control constant for setting the feedback correction coefficient used by the air-fuel ratio feedback control means is usually
A control constant switching means for switching to a value smaller than a value sometimes used is provided.
【０００８】[0008]
【作用】劣化診断時には、制御定数切換手段により、前
記空燃比フィードバック制御手段で使用されるフィード
バック補正係数設定用の制御定数を通常時とは異なり、
触媒コンバータ装置の酸素ストレージ量に見合って設定
された通常時より小さい値に切り換えて空燃比フィード
バック制御が行われるため、触媒コンバータ装置の劣化
による下流側空燃比センサの空燃比信号の変化を得るこ
とができ、酸素ストレージ量が元々少ないような触媒コ
ンバータ装置でも排気エミッション特性を損なうことな
く劣化診断を行うことができ、空燃比の目標空燃比から
のずれを小さく保たれるので排気エミッション特性も良
好に維持できる。At the time of deterioration diagnosis, the control constant switching means changes the control constant for setting the feedback correction coefficient used in the air-fuel ratio feedback control means from the normal state.
Since the air-fuel ratio feedback control is performed by switching to a value smaller than the normal time set according to the oxygen storage amount of the catalytic converter device, a change in the air-fuel ratio signal of the downstream air-fuel ratio sensor due to deterioration of the catalytic converter device is obtained. Degradation diagnosis can be performed without deteriorating the exhaust emission characteristics even with a catalytic converter device that originally has a small oxygen storage amount, and the deviation of the air-fuel ratio from the target air-fuel ratio is kept small, so the exhaust emission characteristics are also good Can be maintained.
【０００９】[0009]
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。一実施例の構成を示す図１において、内燃機関
11の吸気通路12には吸入空気流量Ｑを検出するエアフロ
ーメータ13及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量
Ｑを制御する絞り弁14が設けられ、下流のマニホールド
部分には気筒毎に電磁式の燃料噴射弁15が設けられる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1 showing a configuration of an embodiment, an internal combustion engine is shown.
An air flow meter 13 for detecting the intake air flow rate Q and a throttle valve 14 for controlling the intake air flow rate Q in conjunction with an accelerator pedal are provided in the intake passage 12 of the eleventh, and an electromagnetic type for each cylinder is provided in a downstream manifold portion for each cylinder. A fuel injection valve 15 is provided.
【００１０】燃料噴射弁15は、マイクロコンピュータを
内蔵したコントロールユニット16からの噴射パルス信号
によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送さ
れてプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御され
た燃料を噴射供給する。更に、機関11の冷却ジャケット
内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ17が設けられ
る。The fuel injection valve 15 is driven to open by an injection pulse signal from a control unit 16 having a built-in microcomputer, and is supplied by pressure from a fuel pump (not shown) to inject and supply fuel controlled to a predetermined pressure by a pressure regulator. . Further, a water temperature sensor 17 for detecting a cooling water temperature Tw in the cooling jacket of the engine 11 is provided.
【００１１】一方、排気通路18にはマニホールド集合部
に排気中酸素濃度を検出することによって吸入混合気の
空燃比を検出する空燃比検出手段としての第１の空燃比
センサ19が設けられ、その下流側の排気管に排気中のＣ
Ｏ，ＨＣの酸化とＮＯX の還元を行って浄化する触媒コ
ンバータ装置 (三元触媒) 20が設けられ、更に該触媒コ
ンバータ装置20の下流側にも第１空燃比センサ19と同一
の機能を持つ空燃比検出手段としての第２の空燃比セン
サ21が設けられる。On the other hand, a first air-fuel ratio sensor 19 is provided in the exhaust passage 18 as air-fuel ratio detecting means for detecting the air-fuel ratio of the intake air-fuel mixture by detecting the oxygen concentration in the exhaust gas at the manifold collecting portion. C being exhausted to the exhaust pipe on the downstream side
A catalytic converter (three-way catalyst) 20 for purifying by oxidizing O and HC and reducing NO X is provided, and the same function as the first air-fuel ratio sensor 19 is provided downstream of the catalytic converter 20. A second air-fuel ratio sensor 21 is provided as air-fuel ratio detecting means.
【００１２】また、図示しないディストリビュータに
は、クランク角センサ 22 が内蔵されおり、該クランク
角センサ22から機関回転と同期して出力されるクランク
単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基
準角信号の周期を計測して機関回転数Ｎを検出し、更
に、図示しないトランスミッションの出力軸に車速セン
サ23を装着して車速を検出する。The distributor (not shown) has a built-in crank angle sensor 22 which counts a crank unit angle signal output from the crank angle sensor 22 in synchronization with the engine rotation for a certain period of time, or The cycle of the angular signal is measured to detect the engine speed N, and a vehicle speed sensor 23 is mounted on the output shaft of the transmission (not shown) to detect the vehicle speed.
【００１３】そして、前記コントロールユニット16は、
前記各種センサ類からの検出信号に基づいて運転状態に
応じた燃料噴射量を制御して空燃比制御を行う一方、後
述するようにして触媒コンバータ装置21の劣化診断を行
い、該触媒コンバータ装置21が劣化していると判定され
た場合には、警告灯24を点灯するようになっている。次
に、コントロールユニット16による各種制御ルーチンを
図示のフローチャートに従って説明する。The control unit 16
The air-fuel ratio control is performed by controlling the fuel injection amount according to the operation state based on the detection signals from the various sensors, and the deterioration diagnosis of the catalytic converter device 21 is performed as described later. When it is determined that is deteriorated, the warning light 24 is turned on. Next, various control routines by the control unit 16 will be described with reference to the flowcharts shown in the drawings.
【００１４】図３は燃料噴射量設定ルーチンを示し、こ
のルーチンは所定周期（例えば10ms）毎に行われる。ス
テップ（図ではＳと記す）１では、エアフローメータ13
によって検出された吸入空気流量Ｑとクランク角センサ
22からの信号に基づいて算出した機関回転数Ｎとに基づ
き、単位回転当たりの吸入空気量に相当する基本燃料噴
射量ＴP を次式によって演算する。FIG. 3 shows a fuel injection amount setting routine, which is performed at predetermined intervals (for example, every 10 ms). In step (denoted by S in the figure) 1, the air flow meter 13
Air flow rate Q detected by the crank angle sensor
Based on the engine speed N calculated on the basis of the signals from 22, the basic fuel injection quantity T P corresponding to the intake air amount per unit rotation is calculated by the following equation.
【００１５】ＴP ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ （Ｋは定数） ステップ２では、水温センサ17によって検出された冷却
水温度Ｔｗ等に基づいて各種補正係数ＣＯＥＦを設定す
る。ステップ３では、後述する空燃比フィードバック補
正係数設定ルーチンにより設定された空燃比フィードバ
ック補正係数αを入力する。T P = K × Q / N (K is a constant) In step 2, various correction coefficients COEF are set based on the cooling water temperature Tw and the like detected by the water temperature sensor 17. In step 3, the air-fuel ratio feedback correction coefficient α set by the air-fuel ratio feedback correction coefficient setting routine described later is input.
【００１６】ステップ４では、バッテリ電圧値に基づい
て電圧補正分ＴS を設定する。これは、バッテリ電圧変
動による燃料噴射弁15の噴射流量変化を補正するための
ものである。ステップ５では、最終的な燃料噴射量（燃
料供給量）ＴI を次式に従って演算する。In step 4, a voltage correction amount T S is set based on the battery voltage value. This is for correcting a change in the injection flow rate of the fuel injection valve 15 due to the battery voltage fluctuation. In step 5, a final fuel injection quantity (fuel supply quantity) T I is calculated according to the following equation.
【００１７】ＴI ＝ＴP ×ＣＯＥＦ×α＋ＴS ステップ６では、演算された燃料噴射弁ＴI を出力用レ
ジスタにセットする。これにより、予め定められた機関
回転同期の燃料噴射タイミングになると、演算した燃料
噴射量ＴI のパルス巾をもつ駆動パルス信号が燃料噴射
弁15に与えられて燃料噴射が行われる。T I = T P × COEF × α + T S In step 6, the calculated fuel injector T I is set in the output register. Accordingly, at a predetermined fuel injection timing synchronized with the engine rotation, a drive pulse signal having a pulse width of the calculated fuel injection amount T I is given to the fuel injection valve 15 to perform fuel injection.
【００１８】次に、空燃比フィードバック補正係数αの
設定及び触媒コンバータ装置の劣化診断ルーチンを図４
及び図５に従って説明する。このルーチンは機関回転に
同期して実行される。ステップ11では、空燃比検出に基
づく空燃比フィードバック制御中であるか否かを判定
し、フィードバック制御を行っていない時にはステップ
12へ進んで空燃比フィードバック補正係数αを所定値
(例えば１又は前回フィードバック制御終了時の値) に
固定して空燃比フィードバック制御を中止する。Next, a routine for setting the air-fuel ratio feedback correction coefficient α and diagnosing deterioration of the catalytic converter device will be described with reference to FIG.
And FIG. This routine is executed in synchronization with the engine rotation. In step 11, it is determined whether or not the air-fuel ratio feedback control based on the air-fuel ratio detection is being performed.
Proceed to step 12 to set the air-fuel ratio feedback correction coefficient α to a predetermined value.
(For example, 1 or the value at the end of the previous feedback control), and the air-fuel ratio feedback control is stopped.
【００１９】ステップ11で、空燃比フィードバック制御
中と判定された時には、ステップ13へ進んで、触媒コン
バータ装置20の劣化診断を行う条件が整っているか否か
を判定する。図６は、前記診断条件判別のサブルーチン
(ステップ131 〜136 ) を示し、機関冷却水温度ＴW ，
車速ＶＳＰ，機関回転数Ｎ，基本燃料噴射量ＴP が、夫
々の設定範囲内にあることの全ての条件が満たされてい
る時、つまり、定常運転状態で触媒コンバータ装置の触
媒が活性化されている時に診断条件が成立して診断が行
われ、それ以外の時は診断条件が不成立で診断が行われ
ない。この図６に示した診断条件判別ルーチンが劣化診
断条件判別手段を構成する。When it is determined in step 11 that the air-fuel ratio feedback control is being performed, the routine proceeds to step 13, where it is determined whether or not conditions for performing the deterioration diagnosis of the catalytic converter device 20 are satisfied. FIG. 6 shows a subroutine of the diagnosis condition determination.
(Steps 131 to 136), the engine cooling water temperature T W ,
When all the conditions that the vehicle speed VSP, the engine speed N, and the basic fuel injection amount TP are within the respective set ranges are satisfied, that is, the catalyst of the catalytic converter device is activated in a steady operation state. When the condition is satisfied, the diagnosis condition is satisfied and the diagnosis is performed. In other cases, the diagnosis condition is not satisfied and the diagnosis is not performed. The diagnosis condition determination routine shown in FIG. 6 constitutes the deterioration diagnosis condition determination means.
【００２０】そして、診断条件が不成立の場合は、ステ
ップ14で前記第１空燃比センサ19の検出がリッチとなっ
ているか否かを判定する。ステップ14でリッチと判定さ
れた場合には、ステップ15へ進み前回もステップ14でリ
ッチと判定されたか否かを判定する。そして、前回はリ
ッチでないつまりリーンと判定された場合は、リーンか
らリッチに反転したことになり、ステップ16で燃料噴射
量を減少補正する方向の比例定数ＰR を機関回転数Ｎ，
負荷 (前記基本燃料噴射量ＴP 等) 等に応じて予めこれ
ら運転状態に応じて割り付けたマップから検索した後、
ステップ17で第１の気筒群用の空燃比フィードバック補
正係数α1 を現在値から前記比例定数ＰR を引いた値で
更新設定する。If the diagnosis condition is not satisfied, it is determined in step 14 whether the detection of the first air-fuel ratio sensor 19 is rich. If it is determined in step 14 that the air conditioner is rich, the process proceeds to step 15 and it is determined whether the previous time was also rich in step 14. And, if the last time is determined, that lean not rich, will be inverted from lean to rich, the engine speed and the direction of the proportional constant P R to decrease correcting the fuel injection amount at step 16 N,
After searching from a map previously allocated according to these operating conditions according to the load (the basic fuel injection amount T P etc.)
A first air-fuel ratio feedback correction coefficient alpha 1 for the cylinder groups in step 17 is updated set at a value obtained by subtracting the proportional constant P R from the current value.
【００２１】ステップ15で、ステップ14での判定が継続
してリッチであると判定された時には、ステップ18へ進
んで燃料噴射量減少方向の積分定数ＩR を演算し、ステ
ップ19で空燃比フィードバック補正係数αを現在値から
前記積分定数ＩR を引いた値で更新設定する。また、ス
テップ14での空燃比の判定結果がリーンである場合は、
ステップ20へ進んでステップ14での前回の判定結果もリ
ーンであったか否かを判定する。前回はリーンでない、
つまりリッチであった場合は空燃比がリッチからリーン
へ反転した場合であり、ステップ21で燃料噴射量増大方
向の比例定数ＰL を前記比例定数ＰR 同様のマップから
検索し、ステップ22で空燃比フィードバックα1 を現在
値に前記比例定数ＰL を加算した値で更新する。[0021] In step 15, when it is determined that the rich continue the determination in step 14, calculates the integral constant I R of the fuel injection amount decreasing direction proceeds to step 18, the air-fuel ratio feedback in step 19 update sets the correction coefficient α at a value obtained by subtracting the integral constant I R from the current value. If the determination result of the air-fuel ratio in step 14 is lean,
Proceeding to step 20, it is determined whether the previous determination result in step 14 was also lean. Last time not lean,
That is, if the air-fuel ratio was rich and if the air-fuel ratio is inverted from rich to lean, the proportional constant P L of the fuel injection amount increasing direction retrieved from the proportional constant P R same map at step 21, the air in the step 22 the ratio feedback alpha 1 is updated with the value obtained by adding the proportional constant P L to the current value.
【００２２】また、ステップ20でステップ14での判定が
継続してリッチでない、つまり継続してリーンであると
判定された時には、ステップ23へ進んで燃料噴射量増大
方向の積分定数ＩL を演算し、ステップ24で空燃比フィ
ードバック補正係数α1 を現在値に前記積分定数ＩL を
加算した値で更新設定する。一方、ステップ13で触媒コ
ンバータ装置20の診断条件が成立した場合は、ステップ
25以降へ進む。ステップ25〜35ではステップ14〜24と同
様の第１空燃比センサ19の検出結果に応じた空燃比フィ
ードバック制御がなされるが、空燃比の反転時に与えら
れる比例定数ＰRD, ＰLD及び非反転時に与えられる積分
定数ＩRD, Ｉ LDは夫々前記非診断時における比例定数Ｐ
R,ＰL 及び積分定数ＩR,ＩL とは異なる値に設定されて
いる。具体的には、酸素ストレージ量が新品時から少な
い触媒コンバータ装置の劣化診断を行う場合は、劣化に
よる酸素ストレージ量の減少によって触媒コンバータ装
置20下流側の第２空燃比センサ21の空燃比検出信号の周
期を減少させるように比例定数ＰRD, ＰLD及び積分定数
ＩRD, ＩLDの値を通常時の値ＰR,ＰL 及びＩR,ＩL に対
して十分小さい値に設定する。即ち、触媒コンバータ装
置は元々の酸素ストレージ量が少ないと、排気中の酸素
濃度変化を吸収しにくくなり、通常の値ＰR,ＰL 及びＩ
R,ＩL による燃料噴射量の増減変化程度では、触媒コン
バータ装置20下流側の空燃比は上流側と同一周波数で変
化してしまう。そこで、十分小さい値の比例定数ＰRD,
ＰLD及び積分定数ＩRD, ＩLDを用いることで触媒コンバ
ータ装置20の劣化前は触媒コンバータ装置20上流側の空
燃比変化周波数ｆF に対する下流側の空燃比変化周波数
ｆR の比率ｆR ／ｆF が小さく、劣化による酸素ストレ
ージ量の減少で下流側の空燃比変化周波数ｆR が相対的
に大きくなって前記比率ｆR ／ｆF が大きくなるように
劣化の有無に応じて変化することにより劣化診断を行え
るようにする。図７に示すように、前記上流側空燃比の
変化に追従して下流側空燃比が追従しはじめる (ｆR ／
ｆF ＝１となる) 比例定数Ｐの値は触媒コンバータ装置
の酸素ストレージ量が大きい程大きくなるので、使用す
る触媒コンバータ装置の新品時の酸素ストレージ量に比
例的に比例定数ＰRD, ＰLD及び積分定数ＩRD, ＩLDを設
定すればよい。尚、これら比例定数ＰRD, ＰLD及び積分
定数ＩRD, ＩLDを設定するステップ17, 19, 22,24の機
能が制御定数切換手段を構成する。In step 20, the judgment in step 14 is
If it is not rich continuously, that is, it is lean continuously
If determined, proceed to step 23 to increase the fuel injection amount
Direction integration constant ILIs calculated in step 24.
Feedback correction coefficient α1With the integration constant ILTo
Update and set with the added value. On the other hand, in step 13
If the diagnosis condition of the inverter device 20 is satisfied, the step
Proceed to 25 or later. Steps 25-35 are the same as steps 14-24
The air-fuel ratio filter according to the detection result of the first air-fuel ratio sensor 19
Feedback control is performed, but is given when the air-fuel ratio is reversed.
Proportional constant PRD,PLDAnd the integral given when not inverted
Constant IRD,I LDAre the proportional constants P at the time of non-diagnosis, respectively.
R,PLAnd the integration constant IR,ILIs set to a different value than
I have. Specifically, the amount of oxygen storage
When diagnosing deterioration of a catalytic converter device,
Reduced catalytic converter capacity by reducing the amount of oxygen storage
Of the air-fuel ratio detection signal of the second air-fuel ratio sensor 21 on the downstream side of the
Constant P to decrease the periodRD,PLDAnd integration constant
IRD,ILDIs the normal value PR,PLAnd IR,ILTo
And set it to a sufficiently small value. That is, the catalytic converter device
If the original oxygen storage amount is low, the oxygen in the exhaust
It is difficult to absorb the density change, and the normal value PR,PLAnd I
R,ILThe change in fuel injection amount due to
The air-fuel ratio on the downstream side of the barter device 20 changes at the same frequency as the upstream side.
It will be. Therefore, a proportional constant P of sufficiently small valueRD,
PLDAnd the integration constant IRD,ILDBy using a catalyst converter
Before the deterioration of the converter device 20, the air upstream of the catalytic converter device 20
Fuel ratio change frequency fFAir-fuel ratio change frequency on the downstream side
fRRatio fR/ FFIs small and oxygen storage due to deterioration
And the air-fuel ratio change frequency f on the downstream sideRIs relative
And the ratio fR/ FFSo that
Deterioration diagnosis can be performed by changing according to the presence or absence of deterioration
So that As shown in FIG. 7, the upstream air-fuel ratio
The downstream air-fuel ratio starts following the change (fR/
fF= 1) The value of the proportionality constant P is the catalytic converter device.
The larger the amount of oxygen storage, the larger
Compared to the amount of oxygen storage when the catalytic converter unit is new.
For example, proportional constant PRD,PLDAnd the integration constant IRD,ILDSet
It should be fixed. Note that these proportional constants PRD,PLDAnd integration
Constant IRD,ILDSteps 17, 19, 22, and 24
Function constitutes a control constant switching means.
【００２３】図８は、触媒コンバータ装置の劣化診断ル
ーチンを示す。ステップ45では、前記触媒コンバータ装
置の劣化診断条件が成立しているか否かを判定する。前
記診断条件の成立時は非成立時にステップ46で０にリセ
ットされたカウンタＣの値をステップ47でインクリメン
トする。FIG. 8 shows a routine for diagnosing deterioration of the catalytic converter device. In step 45, it is determined whether a condition for diagnosing deterioration of the catalytic converter device is satisfied. When the diagnostic condition is satisfied, the value of the counter C reset to 0 in step 46 when the diagnostic condition is not satisfied is incremented in step 47.
【００２４】ステップ48では、前記カウント値Ｃが所定
値Ｃ0 を超えたか否かを判定し、超えたと判定された場
合には、ステップ49へ進んで劣化診断を行う。これは前
記カウント値Ｃが所定値Ｃ0 に達するのに要した期間内
での上流側の第１空燃比センサ19の反転回数ｎF と下流
側の第２空燃比センサ21の反転回数ｎ R とを計測してお
き、ｎR ／ｎF (＝ｆR ／ｆF ) を所定値ｎ0 と比較す
ることによって行われる。簡易的には、所定の定常運転
条件で触媒コンバータ装置下流側の第２空燃比センサ21
の信号の周波数のみを基準値と比較して診断するように
してもよい。In step 48, the count value C is set to a predetermined value.
Value C0It is determined whether or not it has exceeded, and if it is determined that it has exceeded
In this case, the process proceeds to step 49 to perform a deterioration diagnosis. This is before
The count value C is a predetermined value C0Within the time it took to reach
Of reversal n of the first air-fuel ratio sensor 19 on the upstream side atFAnd downstream
Of reversal n of the second side air-fuel ratio sensor 21 on the side RAnd measure
Come, nR/ NF (= FR/ FF) To a predetermined value n0Compare with
It is done by doing. Simply put, a predetermined steady operation
The second air-fuel ratio sensor 21 on the downstream side of the catalytic converter
Diagnosis by comparing only the frequency of the signal with the reference value
May be.
【００２５】そして、ｎR ／ｎF ＞ｎ0 と判定された時
には、触媒コンバータ装置20の劣化により第２空燃比セ
ンサ21の反転周波数ｆR が相対的に増大する結果である
と判断して、ステップ50で触媒コンバータ装置が劣化で
あることを示すフラグＦＣＡＴＮＧを１にセットする。
また、ステップ49の判定がｎR ／ｎF ≦ｎ0 の場合は、
ステップ51でフラグＦＣＡＴＮＧを０にリセットする。
このルーチンが劣化診断手段を構成する。When it is determined that n R / n F > n 0, it is determined that the reversal frequency f R of the second air-fuel ratio sensor 21 is relatively increased due to deterioration of the catalytic converter device 20. In step 50, a flag FCATNG indicating that the catalytic converter is deteriorated is set to 1.
If the determination in step 49 is n R / n F ≦ n 0 ,
In step 51, the flag FCATNG is reset to 0.
This routine constitutes deterioration diagnosis means.
【００２６】図９は、前記診断結果に基づいて警告を発
するルーチンを示し、ステップ71で前記フラグＦＣＡＴ
ＮＧの値を判定し、１であるときはステップ72で前記警
告灯23を点灯し、０であるときは点灯しない (ステップ
73) 。かかる構成において、触媒コンバータ装置20の劣
化診断時は、空燃比フィードバック補正係数αの設定に
使用される制御定数である比例定数Ｐ, 積分定数Ｉを触
媒コンバータ装置20の酸素ストレージ量に応じて設定さ
れた通常時より小さい値を使用するようにしたため、酸
素ストレージ量が元々少ない触媒コンバータ装置に対し
ても劣化による酸素ストレージ量の減少による空燃比信
号の変化に基づいて劣化診断を行うことができ、また、
酸素ストレージ量に見合った制御定数に設定することで
診断時でも空燃比が大きくずれることを防止でき排気エ
ミッション特性も良好に維持できる。FIG. 9 shows a routine for issuing a warning based on the diagnosis result.
The value of NG is determined, and when it is 1, the warning light 23 is turned on in step 72, and when it is 0, it is not turned on (step
73). In such a configuration, when the deterioration of the catalytic converter device 20 is diagnosed, the proportional constant P and the integration constant I, which are the control constants used for setting the air-fuel ratio feedback correction coefficient α, are touched.
Set according to the oxygen storage amount of the medium converter device 20
As a result, the deterioration diagnosis can be performed based on the change in the air-fuel ratio signal caused by the decrease in the oxygen storage amount due to the deterioration even in the catalytic converter device originally having a small oxygen storage amount. ,Also,
By setting the control constant in accordance with the oxygen storage amount, it is possible to prevent the air-fuel ratio from being largely deviated even at the time of diagnosis and to maintain good exhaust emission characteristics.
【００２７】尚、本実施例では劣化診断時以外の通常時
の空燃比フィードバック制御を、上流側の第１空燃比セ
ンサ19のみによって行う簡易的な方式を示したが、通常
触媒コンバータ装置の下流側にも空燃比センサを設ける
ものにおいては、該下流側の空燃比センサの空燃比検出
信号に基づいて空燃比補正を補助的に行っている。した
がって、本発明においても、第１空燃比センサ19と第２
空燃比センサ21の双方の検出値に基づいて前記同様の演
算によって夫々設定される２つの空燃比フィードバック
補正係数を組み合わせたり、或いは上流側の第１空燃比
センサ19により設定される空燃比フィードバック補正係
数の制御定数( 比例分や積分分) や、第１空燃比センサ
19の出力電圧の比較電圧や遅延時間を補正すること等に
よって第１空燃比センサ19の出力特性のばらつきを第２
空燃比センサ21によって補償して高精度な空燃比フィー
ドバック制御を行うようにしてもよいことは勿論であ
る。In this embodiment, a simple system in which the normal air-fuel ratio feedback control other than the deterioration diagnosis is performed only by the first air-fuel ratio sensor 19 on the upstream side has been described. When the air-fuel ratio sensor is also provided on the downstream side, the air-fuel ratio correction is supplementarily performed based on the air-fuel ratio detection signal of the downstream air-fuel ratio sensor. Therefore, also in the present invention, the first air-fuel ratio sensor 19 and the second
Two air-fuel ratio feedback correction coefficients respectively set by the same calculation based on both detection values of the air-fuel ratio sensor 21 are combined, or air-fuel ratio feedback correction set by the first air-fuel ratio sensor 19 on the upstream side. Coefficient control constants (proportional or integral) and first air-fuel ratio sensor
The variation in the output characteristics of the first air-fuel ratio sensor 19 is reduced by correcting the comparison voltage and the delay time of the output voltage of the
It goes without saying that the air-fuel ratio sensor 21 may compensate for the highly accurate air-fuel ratio feedback control.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、触媒コン
バータ装置の劣化診断時には触媒コンバータ装置の酸素
ストレージ量に応じた制御定数を用いて空燃比フィード
バック制御を行いつつ、少なくとも下流側の空燃比検出
手段の検出信号に基づいて触媒コンバータ装置の劣化診
断を行う構成としたため、酸素ストレージ量が元々少な
い触媒コンバータ装置に対しても劣化診断を行うことが
でき、また、診断時の空燃比のずれを小さく保持できる
ため、排気エミッション特性も良好に維持できる。As described above, according to the present invention, at the time of diagnosing deterioration of the catalytic converter, the air-fuel ratio feedback control is performed using a control constant corresponding to the oxygen storage amount of the catalytic converter, and at least the air-fuel ratio on the downstream side is controlled. Since the configuration is such that the deterioration diagnosis of the catalytic converter device is performed based on the detection signal of the detecting means, the deterioration diagnosis can be performed even for the catalytic converter device which originally has a small oxygen storage amount. Can be kept small, so that the exhaust emission characteristics can also be favorably maintained.
【図１】 本発明に係る触媒コンバータ装置の劣化診断
装置の構成，機能を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration and functions of a deterioration diagnosis device for a catalytic converter device according to the present invention.
【図２】 同上劣化診断装置の一実施例のシステム構成
図FIG. 2 is a system configuration diagram of an embodiment of the degradation diagnosis apparatus according to the first embodiment;
【図３】 同上実施例の燃料噴射量制御ルーチンを示す
フローチャートFIG. 3 is a flowchart showing a fuel injection amount control routine according to the embodiment;
【図４】 同じく空燃比フィードバック補正係数設定及
び劣化診断ルーチンの前段を示すフローチャートFIG. 4 is a flowchart showing the first stage of the air-fuel ratio feedback correction coefficient setting and deterioration diagnosis routine.
【図５】 同じく空燃比フィードバック補正係数設定及
び劣化診断ルーチンの後段を示すフローチャートFIG. 5 is a flowchart showing the latter part of the air-fuel ratio feedback correction coefficient setting and deterioration diagnosis routine.
【図６】 同じく診断条件判別ルーチンを示すフローチ
ャートFIG. 6 is a flowchart showing a diagnostic condition determination routine.
【図７】 比例定数をパラメータとしたときの各種状態
量を示す線図FIG. 7 is a diagram showing various state quantities when a proportional constant is used as a parameter;
【図８】 前記実施例の劣化診断ルーチンを示すフロー
チャートFIG. 8 is a flowchart showing a deterioration diagnosis routine of the embodiment.
【図９】 前記実施例の劣化警告ルーチンを示すフロー
チャートFIG. 9 is a flowchart showing a deterioration warning routine of the embodiment.
11 内燃機関 15 燃料噴射弁 16 コントロールユニット 18 排気通路 19 第１空燃比センサ 20 触媒コンバータ装置 21 第２空燃比センサ 11 Internal combustion engine 15 Fuel injection valve 16 Control unit 18 Exhaust passage 19 First air-fuel ratio sensor 20 Catalytic converter device 21 Second air-fuel ratio sensor
Claims (1)
えると共に、該触媒コンバータ装置の上流側及び下流側
の排気通路に夫々排気中の酸素濃度の検出により空燃比
を検出する空燃比検出手段を備え、少なくとも前記上流
側の空燃比検出手段からの空燃比検出信号に基づいて制
御定数を用いて設定されたフィードバック補正係数によ
り空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバッ
ク制御手段を備える一方、機関運転条件に応じて触媒コ
ンバータ装置の劣化診断を行う条件を判別する劣化診断
条件判別手段と、該劣化診断条件判別手段で判別された
劣化診断条件で前記空燃比フィードバック制御を行いつ
つ、少なくとも下流側の空燃比検出手段の空燃比信号に
基づいて触媒コンバータ装置の劣化診断を行う劣化診断
手段と、を備えた内燃機関において、前記触媒コンバータ装置は、通常時に使用される制御定
数を用いて空燃比のフィードバック制御を行っていると
きに、劣化の有無に関わらず上流側と下流側とで空燃比
の変動周期が略等しくなる特性を有し、 前記触媒コンバータ装置の劣化診断時には、 前記空燃比
フィードバック制御手段で使用されるフィードバック補
正係数設定用の制御定数を通常時に使用される値より小
さい値に切り換える制御定数切換手段を設けたことを特
徴とする内燃機関における触媒コンバータ装置の劣化診
断装置。An engine has an exhaust passage provided with a catalytic converter device, and an air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio by detecting an oxygen concentration in exhaust gas is provided in each of an exhaust passage on an upstream side and a downstream side of the catalytic converter device. And air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio by a feedback correction coefficient set using a control constant based on an air-fuel ratio detection signal from at least the air-fuel ratio detection means on the upstream side. A deterioration diagnosis condition determining means for determining a condition for performing a deterioration diagnosis of the catalytic converter device according to the air conditioner, and performing the air-fuel ratio feedback control under the deterioration diagnosis condition determined by the deterioration diagnosis condition Deterioration diagnosis means for performing deterioration diagnosis of the catalytic converter device based on the air-fuel ratio signal of the fuel ratio detection means. In combustion engine, the catalytic converter device, a control constant used in the normal
The feedback control of the air-fuel ratio using
The air-fuel ratio between the upstream and downstream
And a control constant for setting a feedback correction coefficient used by the air-fuel ratio feedback control means is smaller than a value used at normal times during the deterioration diagnosis of the catalytic converter device.
An apparatus for diagnosing deterioration of a catalytic converter device in an internal combustion engine, comprising control constant switching means for switching to a threshold value .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3260833A JP2737482B2 (en) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | Degradation diagnosis device for catalytic converter device in internal combustion engine |
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| JPH0598945A JPH0598945A (en) | 1993-04-20 |
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Family Applications (1)
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1991
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Also Published As
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