JPH0771299A - 内燃機関の空燃比制御装置における自己診断装置 - Google Patents
内燃機関の空燃比制御装置における自己診断装置Info
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- JPH0771299A JPH0771299A JP5218905A JP21890593A JPH0771299A JP H0771299 A JPH0771299 A JP H0771299A JP 5218905 A JP5218905 A JP 5218905A JP 21890593 A JP21890593 A JP 21890593A JP H0771299 A JPH0771299 A JP H0771299A
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】触媒下流側に設けた酸素センサの劣化を、触媒
の酸素ストレージ効果の変化に影響されずに高精度に診
断する。 【構成】所定の診断条件成立時に(S21〜S23)、触媒
の下流側に設けられた酸素センサの出力のみを用いて空
燃比フィードバック制御を実行させる(S24)。かかる
フィートバック制御状態において、制御周期を計測し
(S25)、更に、触媒の上流側に設けられた酸素センサ
の出力波形と下流側の酸素センサの出力波形との位相差
を検出する(S26)。そして、前記位相差から触媒の酸
素ストレージ効果の低下を判別し(S27)、該判別結果
に応じて設定される第1又は第2の判定レベルと前記制
御周期とを比較して(S28,S31)、判定レベルよりも
実際の制御周期が長い場合に、下流側の酸素センサの劣
化を判定する(S29)。
の酸素ストレージ効果の変化に影響されずに高精度に診
断する。 【構成】所定の診断条件成立時に(S21〜S23)、触媒
の下流側に設けられた酸素センサの出力のみを用いて空
燃比フィードバック制御を実行させる(S24)。かかる
フィートバック制御状態において、制御周期を計測し
(S25)、更に、触媒の上流側に設けられた酸素センサ
の出力波形と下流側の酸素センサの出力波形との位相差
を検出する(S26)。そして、前記位相差から触媒の酸
素ストレージ効果の低下を判別し(S27)、該判別結果
に応じて設定される第1又は第2の判定レベルと前記制
御周期とを比較して(S28,S31)、判定レベルよりも
実際の制御周期が長い場合に、下流側の酸素センサの劣
化を判定する(S29)。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の空燃比制御装
置における自己診断装置に関し、詳しくは、酸素ストレ
ージ効果を有する排気浄化触媒の上流側及び下流側それ
ぞれで酸素濃度を検出し、これらの検出値に基づいて空
燃比フィードバック制御を実行するよう構成された空燃
比制御装置において、前記触媒下流側で酸素濃度を検出
する酸素センサの劣化を、前記酸素ストレージ効果の影
響を考慮して精度良く診断し得る診断装置に関する。
置における自己診断装置に関し、詳しくは、酸素ストレ
ージ効果を有する排気浄化触媒の上流側及び下流側それ
ぞれで酸素濃度を検出し、これらの検出値に基づいて空
燃比フィードバック制御を実行するよう構成された空燃
比制御装置において、前記触媒下流側で酸素濃度を検出
する酸素センサの劣化を、前記酸素ストレージ効果の影
響を考慮して精度良く診断し得る診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、排気浄化用に排気系に設けら
れる三元触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサ
を設け、これらの2つの酸素センサの検出値を用いて空
燃比をフィードバック制御するものが種々提案されてい
る(特開平4−72438号公報等参照)。
れる三元触媒の上流側と下流側とにそれぞれ酸素センサ
を設け、これらの2つの酸素センサの検出値を用いて空
燃比をフィードバック制御するものが種々提案されてい
る(特開平4−72438号公報等参照)。
【0003】例えば特開平4−72438号公報に開示
される空燃比フィードバック制御装置では、上流側酸素
センサの検出に基づいて比例・積分制御により空燃比フ
ィードバック補正係数を設定する一方、下流側酸素セン
サで検出される目標空燃比に対するリッチ・リーンに基
づき、前記比例・積分制御における比例操作量(比例
分)を補正することにより、上流側酸素センサの検出結
果に基づく空燃比フィードバック制御の空燃比制御点の
ずれを補償できるようにしている。
される空燃比フィードバック制御装置では、上流側酸素
センサの検出に基づいて比例・積分制御により空燃比フ
ィードバック補正係数を設定する一方、下流側酸素セン
サで検出される目標空燃比に対するリッチ・リーンに基
づき、前記比例・積分制御における比例操作量(比例
分)を補正することにより、上流側酸素センサの検出結
果に基づく空燃比フィードバック制御の空燃比制御点の
ずれを補償できるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような空燃比制
御装置においては、排気空燃比を検出する酸素センサの
劣化が生じると、空燃比フィードバック制御の精度が悪
化して、排気性状を悪化させることになってしまう。こ
のため、前記酸素センサの劣化を診断し得る装置の提供
が望まれるが、触媒下流側に設けられる酸素センサにあ
っては、触媒の酸素ストレージ効果の影響を受けてその
検出特性が変化するため、触媒の上流側に設けられる酸
素センサに比して劣化診断を高精度に行わせることが困
難であり、酸素ストレージ効果の影響を考慮して高精度
に診断できる装置の提供が望まれていた。
御装置においては、排気空燃比を検出する酸素センサの
劣化が生じると、空燃比フィードバック制御の精度が悪
化して、排気性状を悪化させることになってしまう。こ
のため、前記酸素センサの劣化を診断し得る装置の提供
が望まれるが、触媒下流側に設けられる酸素センサにあ
っては、触媒の酸素ストレージ効果の影響を受けてその
検出特性が変化するため、触媒の上流側に設けられる酸
素センサに比して劣化診断を高精度に行わせることが困
難であり、酸素ストレージ効果の影響を考慮して高精度
に診断できる装置の提供が望まれていた。
【0005】尚、前記酸素ストレージ効果とは、空燃比
がリーンのときにはO2 を取込み、空燃比がリッチにな
ったときに、CO,HCを取り込んでリーンのときに取
り込まれたO2 と反応せしめるという作用である。本発
明は上記実情に鑑みなされたものであり、酸素ストレー
ジ効果を有する触媒の下流側に設けられる酸素センサの
劣化を、前記酸素ストレージ効果の影響を考慮して高精
度に診断し得る自己診断装置を提供することを目的とす
る。
がリーンのときにはO2 を取込み、空燃比がリッチにな
ったときに、CO,HCを取り込んでリーンのときに取
り込まれたO2 と反応せしめるという作用である。本発
明は上記実情に鑑みなされたものであり、酸素ストレー
ジ効果を有する触媒の下流側に設けられる酸素センサの
劣化を、前記酸素ストレージ効果の影響を考慮して高精
度に診断し得る自己診断装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の空燃比制御装置における自己診断装置は、図
1に示すように構成される。図1において、排気浄化触
媒は、機関の排気通路に設けられ、酸素ストレージ効果
を有する触媒であり、この排気浄化触媒の上流側及び下
流側には、それぞれれ排気中の酸素濃度に感応して出力
値が変化する第1及び第2の酸素センサが設けられてい
る。
内燃機関の空燃比制御装置における自己診断装置は、図
1に示すように構成される。図1において、排気浄化触
媒は、機関の排気通路に設けられ、酸素ストレージ効果
を有する触媒であり、この排気浄化触媒の上流側及び下
流側には、それぞれれ排気中の酸素濃度に感応して出力
値が変化する第1及び第2の酸素センサが設けられてい
る。
【0007】そして、空燃比フィードバック制御手段
は、前記第1及び第2の酸素センサそれぞれの出力値に
基づいて機関への燃料供給量をフィードバック制御す
る。一方、診断用フィードバック制御手段は、所定の診
断条件成立時に、前記空燃比フィードバック制御手段に
代わって、前記下流側の第2の酸素センサの出力値のみ
に基づいて機関への燃料供給量をフィードバック制御す
る。
は、前記第1及び第2の酸素センサそれぞれの出力値に
基づいて機関への燃料供給量をフィードバック制御す
る。一方、診断用フィードバック制御手段は、所定の診
断条件成立時に、前記空燃比フィードバック制御手段に
代わって、前記下流側の第2の酸素センサの出力値のみ
に基づいて機関への燃料供給量をフィードバック制御す
る。
【0008】ここで、位相差検出手段は、診断用フィー
ドバック制御手段によるフィードバック制御中におい
て、前記上流側の第1の酸素センサの出力値と、前記下
流側の第2の酸素センサの出力値との位相差を検出す
る。そして、下流側センサ劣化診断手段は、前記診断用
フィードバック制御手段によるフィードバック制御中に
おける前記下流側の第2の酸素センサの出力周期と、前
記位相差検出手段で検出された位相差に応じて設定した
判定レベルとを比較して、前記下流側の第2の酸素セン
サの劣化を診断する。
ドバック制御手段によるフィードバック制御中におい
て、前記上流側の第1の酸素センサの出力値と、前記下
流側の第2の酸素センサの出力値との位相差を検出す
る。そして、下流側センサ劣化診断手段は、前記診断用
フィードバック制御手段によるフィードバック制御中に
おける前記下流側の第2の酸素センサの出力周期と、前
記位相差検出手段で検出された位相差に応じて設定した
判定レベルとを比較して、前記下流側の第2の酸素セン
サの劣化を診断する。
【0009】
【作用】かかる構成では、酸素ストレージ効果を有する
排気浄化触媒の下流側に設けられた酸素センサの劣化診
断を行うときに、触媒の上流側及び下流側の酸素センサ
を用いた空燃比フィードバック制御に代えて、触媒下流
側の酸素センサのみを用いたフィードバック制御を実行
させる。
排気浄化触媒の下流側に設けられた酸素センサの劣化診
断を行うときに、触媒の上流側及び下流側の酸素センサ
を用いた空燃比フィードバック制御に代えて、触媒下流
側の酸素センサのみを用いたフィードバック制御を実行
させる。
【0010】このようにして、触媒下流側の酸素センサ
のみを用いて空燃比フィードバック制御を行わせると、
触媒の上流側と下流側とで同じ周期で酸素濃度(排気空
燃比)が変化することになるが、触媒は酸素ストレージ
効果を有するから、かかる酸素ストレージ効果によって
制御周期が左右され、また、かかる酸素ストレージ効果
に対応する時間だけ上下流間で位相差を生じることにな
る。
のみを用いて空燃比フィードバック制御を行わせると、
触媒の上流側と下流側とで同じ周期で酸素濃度(排気空
燃比)が変化することになるが、触媒は酸素ストレージ
効果を有するから、かかる酸素ストレージ効果によって
制御周期が左右され、また、かかる酸素ストレージ効果
に対応する時間だけ上下流間で位相差を生じることにな
る。
【0011】そこで、前記酸素ストレージ効果を示す前
記位相差を検出することで、下流側の酸素センサの出力
周期に対する酸素ストレージ効果の影響を推定する。そ
して、前記診断用のフィードバック制御中における下流
側酸素センサの出力周期に基づいて該下流側酸素センサ
の劣化診断を行わせるに当たって、前記位相差の検出結
果に基づいて設定した判定レベルを用いることで、酸素
ストレージ効果が前記周期に与える影響を考慮した劣化
診断を可能とした。
記位相差を検出することで、下流側の酸素センサの出力
周期に対する酸素ストレージ効果の影響を推定する。そ
して、前記診断用のフィードバック制御中における下流
側酸素センサの出力周期に基づいて該下流側酸素センサ
の劣化診断を行わせるに当たって、前記位相差の検出結
果に基づいて設定した判定レベルを用いることで、酸素
ストレージ効果が前記周期に与える影響を考慮した劣化
診断を可能とした。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図2において、内燃機関1には、エアクリーナ2
から吸気ダクト3,スロットル弁4及び吸気マニホール
ド5を介して空気が吸入される。吸気マニホールド5の
ブランチ部には各気筒毎に燃料噴射弁6が設けられてい
る。前記燃料噴射弁6は、ソレノイドに通電されて開弁
し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であっ
て、後述するコントロールユニット12からの噴射パルス
信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプか
ら圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に
調整された燃料を吸気マニホールド5内に噴射供給す
る。
を示す図2において、内燃機関1には、エアクリーナ2
から吸気ダクト3,スロットル弁4及び吸気マニホール
ド5を介して空気が吸入される。吸気マニホールド5の
ブランチ部には各気筒毎に燃料噴射弁6が設けられてい
る。前記燃料噴射弁6は、ソレノイドに通電されて開弁
し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であっ
て、後述するコントロールユニット12からの噴射パルス
信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプか
ら圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に
調整された燃料を吸気マニホールド5内に噴射供給す
る。
【0013】機関1の燃焼室にはそれぞれ点火栓7が設
けられていて、これにより火花点火して混合気を着火燃
焼させる。そして、機関1からは、排気マニホールド
8,排気ダクト9,排気浄化用の三元触媒10(排気浄化
触媒)及びマフラー11を介して排気が排出される。前記
三元触媒10は、前述の酸素ストレージ効果を有するもの
であって、排気成分中のCO,HCを酸化し、また、N
Ox を還元して、他の無害な物質に転換する触媒であ
り、機関吸入混合気を理論空燃比で燃焼させたときに両
転換効率が最も良好なものとなる。
けられていて、これにより火花点火して混合気を着火燃
焼させる。そして、機関1からは、排気マニホールド
8,排気ダクト9,排気浄化用の三元触媒10(排気浄化
触媒)及びマフラー11を介して排気が排出される。前記
三元触媒10は、前述の酸素ストレージ効果を有するもの
であって、排気成分中のCO,HCを酸化し、また、N
Ox を還元して、他の無害な物質に転換する触媒であ
り、機関吸入混合気を理論空燃比で燃焼させたときに両
転換効率が最も良好なものとなる。
【0014】コントロールユニット12は、CPU,RO
M,RAM,A/D変換器及び入出力インタフェイスを
含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種の
センサからの検出信号を入力して、後述の如く演算処理
して、燃料噴射弁6の作動を制御する。前記各種のセン
サとしては、吸気ダクト3中に熱線式或いはフラップ式
などのエアフローメータ13が設けられていて、機関1の
吸入空気量Qに応じた電圧信号を出力する。
M,RAM,A/D変換器及び入出力インタフェイスを
含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種の
センサからの検出信号を入力して、後述の如く演算処理
して、燃料噴射弁6の作動を制御する。前記各種のセン
サとしては、吸気ダクト3中に熱線式或いはフラップ式
などのエアフローメータ13が設けられていて、機関1の
吸入空気量Qに応じた電圧信号を出力する。
【0015】また、クランク角センサ14が設けられてい
て、所定ピストン位置毎の基準角度信号REFと、単位
角度毎の単位角度信号POSとを出力する。ここで、前
記基準角度信号REFの発生周期、或いは、所定時間内
における前記単位角度信号POSの発生数を計測するこ
とより、機関回転速度Neを算出することができる。ま
た、機関1のウォータジャケットの冷却水温度Twを検
出する水温センサ15が設けられている。
て、所定ピストン位置毎の基準角度信号REFと、単位
角度毎の単位角度信号POSとを出力する。ここで、前
記基準角度信号REFの発生周期、或いは、所定時間内
における前記単位角度信号POSの発生数を計測するこ
とより、機関回転速度Neを算出することができる。ま
た、機関1のウォータジャケットの冷却水温度Twを検
出する水温センサ15が設けられている。
【0016】更に、前記三元触媒10の上流側となる排気
マニホールド8の集合部に第1酸素センサ16が設けられ
ており、また、前記三元触媒10の下流側でマフラー11の
上流側には第2酸素センサ17が設けられている。前記第
1酸素センサ16及び第2酸素センサ17は、排気中の酸素
濃度に感応して出力値が変化する公知のセンサであり、
理論空燃比を境に排気中の酸素濃度が急変することを利
用し、理論空燃比に対する排気空燃比のリッチ・リーン
を検出し得るリッチ・リーンセンサである。
マニホールド8の集合部に第1酸素センサ16が設けられ
ており、また、前記三元触媒10の下流側でマフラー11の
上流側には第2酸素センサ17が設けられている。前記第
1酸素センサ16及び第2酸素センサ17は、排気中の酸素
濃度に感応して出力値が変化する公知のセンサであり、
理論空燃比を境に排気中の酸素濃度が急変することを利
用し、理論空燃比に対する排気空燃比のリッチ・リーン
を検出し得るリッチ・リーンセンサである。
【0017】ここにおいて、コントロールユニット12に
内蔵されたマイクロコンピュータのCPUは、所定のフ
ィードバック制御条件が成立しているときに、図3のフ
ローチャートに示すように、前記第1酸素センサ16及び
第2酸素センサ17の出力が目標空燃比に相当する値に近
づく方向に空燃比フィードバック補正係数LMDを比例
・積分制御する。
内蔵されたマイクロコンピュータのCPUは、所定のフ
ィードバック制御条件が成立しているときに、図3のフ
ローチャートに示すように、前記第1酸素センサ16及び
第2酸素センサ17の出力が目標空燃比に相当する値に近
づく方向に空燃比フィードバック補正係数LMDを比例
・積分制御する。
【0018】尚、本実施例において、空燃比フィードバ
ック制御手段としての機能は、前記図3のフローチャー
トに示すように、コントロールユニット12がソフトウェ
ア的に備えている。図3のフローチャートにおいて、ま
ず、ステップ1(図中ではS1としてある。以下同様)
では、上流側の第1酸素センサ16の出力電圧を読み込
む。
ック制御手段としての機能は、前記図3のフローチャー
トに示すように、コントロールユニット12がソフトウェ
ア的に備えている。図3のフローチャートにおいて、ま
ず、ステップ1(図中ではS1としてある。以下同様)
では、上流側の第1酸素センサ16の出力電圧を読み込
む。
【0019】次のステップ2では、前記ステップ1で読
み込んだ出力電圧と目標空燃比(理論空燃比)相当の所
定値とを比較することで、目標空燃比に対する実際の空
燃比のリッチ・リーンを判別する。出力電圧が所定値よ
りも大きく空燃比がリッチであると判別されたときに
は、ステップ3へ進み、かかるリッチ判別が初回である
か否かを判別する。
み込んだ出力電圧と目標空燃比(理論空燃比)相当の所
定値とを比較することで、目標空燃比に対する実際の空
燃比のリッチ・リーンを判別する。出力電圧が所定値よ
りも大きく空燃比がリッチであると判別されたときに
は、ステップ3へ進み、かかるリッチ判別が初回である
か否かを判別する。
【0020】リッチ判別の初回でるときには、ステップ
4へ進み、前回までの空燃比フィードバック補正係数L
MD(初期値1.0 )から、後述するようにして設定され
る比例分PR を減算する比例制御を行って、空燃比フィ
ードバック補正係数LMDを更新する。一方、リッチ判
別の初回でないとステップ3で判別されたときには、ス
テップ5へ進み、前回までの空燃比フィードバック補正
係数LMDから所定の積分分Iを減算する積分制御を行
って、空燃比フィードバック補正係数LMDを更新す
る。
4へ進み、前回までの空燃比フィードバック補正係数L
MD(初期値1.0 )から、後述するようにして設定され
る比例分PR を減算する比例制御を行って、空燃比フィ
ードバック補正係数LMDを更新する。一方、リッチ判
別の初回でないとステップ3で判別されたときには、ス
テップ5へ進み、前回までの空燃比フィードバック補正
係数LMDから所定の積分分Iを減算する積分制御を行
って、空燃比フィードバック補正係数LMDを更新す
る。
【0021】前記空燃比フィードバック補正係数LMD
の減少制御は、燃料噴射量Tiの減量補正に相当するか
ら、前記ステップ5における積分制御を繰り返すこと
で、空燃比がリーンに反転するようになる。そして、空
燃比がリーンに反転したことがステップ2で判別される
と、ステップ6へ進み、リーン判別の初回であるか否か
を判別する。
の減少制御は、燃料噴射量Tiの減量補正に相当するか
ら、前記ステップ5における積分制御を繰り返すこと
で、空燃比がリーンに反転するようになる。そして、空
燃比がリーンに反転したことがステップ2で判別される
と、ステップ6へ進み、リーン判別の初回であるか否か
を判別する。
【0022】リーン判別の初回であるときには、ステッ
プ7へ進み、前回までの空燃比フィードバック補正係数
LMDに対して、後述するようにして設定される比例分
PLを加算する比例制御を行って、空燃比フィードバッ
ク補正係数LMDを更新する。リーン判別の初回でない
場合には、ステップ8へ進み、前回までの空燃比フィー
ドバック補正係数LMDに所定の積分分Iを加算する積
分制御を行って、空燃比フィードバック補正係数LMD
を更新する。
プ7へ進み、前回までの空燃比フィードバック補正係数
LMDに対して、後述するようにして設定される比例分
PLを加算する比例制御を行って、空燃比フィードバッ
ク補正係数LMDを更新する。リーン判別の初回でない
場合には、ステップ8へ進み、前回までの空燃比フィー
ドバック補正係数LMDに所定の積分分Iを加算する積
分制御を行って、空燃比フィードバック補正係数LMD
を更新する。
【0023】一方、ステップ9では、前述の第1酸素セ
ンサ16の出力電圧に基づく空燃比フィードバック補正係
数LMDの比例積分制御と同様にして、第2酸素センサ
17の出力電圧に基づく比例積分制御によって、基本比例
分PRB,PLBを補正するための補正値PHOS(初期値
=0)を、第2酸素センサ17による検出空燃比が目標空
燃比(理論空燃比)に近づく方向に制御する。
ンサ16の出力電圧に基づく空燃比フィードバック補正係
数LMDの比例積分制御と同様にして、第2酸素センサ
17の出力電圧に基づく比例積分制御によって、基本比例
分PRB,PLBを補正するための補正値PHOS(初期値
=0)を、第2酸素センサ17による検出空燃比が目標空
燃比(理論空燃比)に近づく方向に制御する。
【0024】ステップ10では、基本比例分PRBから前記
補正値PHOSを減算し、該減算結果を比例分PR (←
PRB−PHOS)にセットすると共に、前記基本比例分
PLBに前記補正値PHOSを加算して、該加算結果を比
例分PL (←PLB+PHOS)にセットする。前記比例
分PR は前述のようにリッチ判別の初回に空燃比フィー
ドバック補正係数LMDの減少制御に用いられる比例分
であり、また、前記比例分PL は前述のようにリーン判
別の初回に空燃比フィードバック補正係数LMDの増大
制御に用いられる比例分であり、更に、補正値PHOS
は、第2酸素センサ17によるリッチ検出時には減少設定
されるから、第2酸素センサ17でリッチ検出されている
ときには、前記比例分PR によるリーン方向への制御が
増大し、逆に、前記比例分PL によるリッチ方向への制
御が減少し、第2酸素センサ17で検出されるリッチ空燃
比を目標空燃比に近づける方向に空燃比フィードバック
補正係数LMDの比例制御特性が変更されることにな
る。
補正値PHOSを減算し、該減算結果を比例分PR (←
PRB−PHOS)にセットすると共に、前記基本比例分
PLBに前記補正値PHOSを加算して、該加算結果を比
例分PL (←PLB+PHOS)にセットする。前記比例
分PR は前述のようにリッチ判別の初回に空燃比フィー
ドバック補正係数LMDの減少制御に用いられる比例分
であり、また、前記比例分PL は前述のようにリーン判
別の初回に空燃比フィードバック補正係数LMDの増大
制御に用いられる比例分であり、更に、補正値PHOS
は、第2酸素センサ17によるリッチ検出時には減少設定
されるから、第2酸素センサ17でリッチ検出されている
ときには、前記比例分PR によるリーン方向への制御が
増大し、逆に、前記比例分PL によるリッチ方向への制
御が減少し、第2酸素センサ17で検出されるリッチ空燃
比を目標空燃比に近づける方向に空燃比フィードバック
補正係数LMDの比例制御特性が変更されることにな
る。
【0025】従って、第1酸素センサ16の検出結果を用
いた空燃比フィードバック制御における空燃比制御点の
ずれが、第2酸素センサ17を用いて設定される補正値P
HOSによって補償されることになる。尚、第2酸素セ
ンサ17の検出結果を用いた補正制御は、上記の比例分P
R ,P L の補正制御に限定されず、例えば、第1酸素セ
ンサ16の出力に基づいてリッチ・リーンを判定するとき
に用いるスレッシュホールドレベルの変更や、第1酸素
センサ16のリッチ・リーン検出に対して比例制御の実行
を強制的に遅らせる時間の変更などによって、空燃比フ
ィードバック制御の特性を変更する構成であっても良
い。
いた空燃比フィードバック制御における空燃比制御点の
ずれが、第2酸素センサ17を用いて設定される補正値P
HOSによって補償されることになる。尚、第2酸素セ
ンサ17の検出結果を用いた補正制御は、上記の比例分P
R ,P L の補正制御に限定されず、例えば、第1酸素セ
ンサ16の出力に基づいてリッチ・リーンを判定するとき
に用いるスレッシュホールドレベルの変更や、第1酸素
センサ16のリッチ・リーン検出に対して比例制御の実行
を強制的に遅らせる時間の変更などによって、空燃比フ
ィードバック制御の特性を変更する構成であっても良
い。
【0026】上記のようにして、三元触媒10の上流側の
第1酸素センサ16と、下流側の第2酸素センサ17の出力
値とに基づいて設定される空燃比フィードバック補正係
数LMDは、次のステップ11における燃料噴射量Tiの
演算に用いられる。具体的には、吸入空気量Qと機関回
転速度Neとに基づいて基本燃料噴射量Tp(←K×Q
/Ne:Kは定数)を演算する一方、冷却水温度Tw等
の運転条件に基づいた各種補正係数COEF、バッテリ
電圧に応じた電圧補正分Ts等を演算する。そして、前
記基本燃料噴射量Tpを、前記空燃比フィードバック補
正係数LMD,各種補正係数COEF,電圧補正分Ts
等で補正し、該補正結果を最終的な燃料噴射量Ti(←
Tp×COEF×LMD+Ts)として設定する。
第1酸素センサ16と、下流側の第2酸素センサ17の出力
値とに基づいて設定される空燃比フィードバック補正係
数LMDは、次のステップ11における燃料噴射量Tiの
演算に用いられる。具体的には、吸入空気量Qと機関回
転速度Neとに基づいて基本燃料噴射量Tp(←K×Q
/Ne:Kは定数)を演算する一方、冷却水温度Tw等
の運転条件に基づいた各種補正係数COEF、バッテリ
電圧に応じた電圧補正分Ts等を演算する。そして、前
記基本燃料噴射量Tpを、前記空燃比フィードバック補
正係数LMD,各種補正係数COEF,電圧補正分Ts
等で補正し、該補正結果を最終的な燃料噴射量Ti(←
Tp×COEF×LMD+Ts)として設定する。
【0027】コントロールユニット12は、最新に演算さ
れた前記燃料噴射量Tiに相当するパルス幅の噴射パル
ス信号を所定の噴射タイミングで燃料噴射弁6に出力し
て、燃料噴射弁6による噴射量を制御し、以て、目標空
燃比の混合気を形成させる。ところで、本実施例におい
て、コントロールユニット12は、図4のフローチャート
に示すように、下流側の第2酸素センサ17の劣化を診断
する自己診断機能、即ち、診断用フィードバック制御手
段,位相差検出手段及び下流側センサ劣化診断手段とし
ての機能をソフトウェア的に備えている。
れた前記燃料噴射量Tiに相当するパルス幅の噴射パル
ス信号を所定の噴射タイミングで燃料噴射弁6に出力し
て、燃料噴射弁6による噴射量を制御し、以て、目標空
燃比の混合気を形成させる。ところで、本実施例におい
て、コントロールユニット12は、図4のフローチャート
に示すように、下流側の第2酸素センサ17の劣化を診断
する自己診断機能、即ち、診断用フィードバック制御手
段,位相差検出手段及び下流側センサ劣化診断手段とし
ての機能をソフトウェア的に備えている。
【0028】図4のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ21,22では、機関回転速度Ne及び機関負荷に相
当する基本燃料噴射量Tpがそれぞれ所定範囲内の値で
あるか否かを判別する。そして、機関回転速度Ne及び
機関負荷がそれぞれ所定範囲で、後述する第2酸素セン
サ17のみを用いた空燃比フィードバック制御が安定する
運転条件であるときには、続いてステップ23へ進み、前
記第1及び第2酸素センサ16,17を用いた空燃比フィー
ドバック制御中であるか否かを判別する。
テップ21,22では、機関回転速度Ne及び機関負荷に相
当する基本燃料噴射量Tpがそれぞれ所定範囲内の値で
あるか否かを判別する。そして、機関回転速度Ne及び
機関負荷がそれぞれ所定範囲で、後述する第2酸素セン
サ17のみを用いた空燃比フィードバック制御が安定する
運転条件であるときには、続いてステップ23へ進み、前
記第1及び第2酸素センサ16,17を用いた空燃比フィー
ドバック制御中であるか否かを判別する。
【0029】前記制御条件が成立していて空燃比フィー
ドバック制御が実行されていると判別された場合には、
所定の診断条件が成立しているものと見做し、ステップ
24へ進む。ステップ24では、前記図3のフローチャート
に示した第1及び第2酸素センサ16,17を用いた空燃比
フィードバック補正係数LMDの比例積分制御を停止さ
せ、代わりに、下流側の第2酸素センサ17のみを用い、
前記図3のフローチャートに示したステップ1〜ステッ
プ8のようにして空燃比フィードバック補正係数LMD
を演算させ、該補正係数LMDに基づいて燃料噴射量T
iを補正させる。
ドバック制御が実行されていると判別された場合には、
所定の診断条件が成立しているものと見做し、ステップ
24へ進む。ステップ24では、前記図3のフローチャート
に示した第1及び第2酸素センサ16,17を用いた空燃比
フィードバック補正係数LMDの比例積分制御を停止さ
せ、代わりに、下流側の第2酸素センサ17のみを用い、
前記図3のフローチャートに示したステップ1〜ステッ
プ8のようにして空燃比フィードバック補正係数LMD
を演算させ、該補正係数LMDに基づいて燃料噴射量T
iを補正させる。
【0030】次のステップ25では、かかる下流側の第2
酸素センサ17のみを用いた空燃比フィードバック制御状
態(診断用フィードバック制御状態)における第2酸素
センサ17の出力反転周期を計測する。具体的には、例え
ば所定時間内において第2酸素センサ17で検出されたリ
ッチ・リーンの反転回数をカウントする。また、ステッ
プ26では、上流側の第1酸素センサ16の出力波形と、下
流側の第2酸素センサ17の出力波形との位相差を検出す
る(図5参照)。
酸素センサ17のみを用いた空燃比フィードバック制御状
態(診断用フィードバック制御状態)における第2酸素
センサ17の出力反転周期を計測する。具体的には、例え
ば所定時間内において第2酸素センサ17で検出されたリ
ッチ・リーンの反転回数をカウントする。また、ステッ
プ26では、上流側の第1酸素センサ16の出力波形と、下
流側の第2酸素センサ17の出力波形との位相差を検出す
る(図5参照)。
【0031】即ち、下流側の第2酸素センサ17のみを用
いて空燃比フィードバック制御が行われる状態では、三
元触媒10の上下流における酸素濃度(排気空燃比)変化
の周期が同じになり、三元触媒10における酸素ストレレ
ージ効果の影響で前記位相差は変化する。次のステップ
27では、前記ステップ26で検出した位相差に基づいて三
元触媒10が所期の酸素ストレージ効果を有しているか否
かを判別する。三元触媒10が劣化し、酸素ストレージ効
果が低下すると、酸素ストレージ効果に影響されて発生
する位相差が少なくなるので、本実施例の診断が行われ
る条件で、然も、三元触媒10が新品の状態のときの位相
差を予め求めておいて、実際の位相差が所期状態の位相
差を大きく下回る場合には、三元触媒10の劣化(酸素ス
トレージ効果の低下)発生を診断できることになる。
いて空燃比フィードバック制御が行われる状態では、三
元触媒10の上下流における酸素濃度(排気空燃比)変化
の周期が同じになり、三元触媒10における酸素ストレレ
ージ効果の影響で前記位相差は変化する。次のステップ
27では、前記ステップ26で検出した位相差に基づいて三
元触媒10が所期の酸素ストレージ効果を有しているか否
かを判別する。三元触媒10が劣化し、酸素ストレージ効
果が低下すると、酸素ストレージ効果に影響されて発生
する位相差が少なくなるので、本実施例の診断が行われ
る条件で、然も、三元触媒10が新品の状態のときの位相
差を予め求めておいて、実際の位相差が所期状態の位相
差を大きく下回る場合には、三元触媒10の劣化(酸素ス
トレージ効果の低下)発生を診断できることになる。
【0032】ステップ27で、三元触媒10が所期の酸素ス
トレージ効果を有していると判別された場合には、ステ
ップ28へ進み、前記ステップ25で求めた第2酸素センサ
17の出力反転周期と、三元触媒10の非劣化状態に対応す
る第1判定レベルとを比較する。ここで、第2酸素セン
サ17の出力反転周期が第1判定レベル以上であると判別
されたときには、第2酸素センサ17の劣化による応答特
性の悪化により制御周期が伸びたものと判断し、ステッ
プ29へ進んで第2酸素センサ17の劣化判定を下す。一
方、第2酸素センサ17の出力反転周期が第1判定レベル
未満であると判別されたときには、第2酸素センサ17が
所期の応答特性によって充分に小さな周期で空燃比制御
が実行できていると見做し、ステップ30へ進んで第2酸
素センサ17が正常であると判定する。
トレージ効果を有していると判別された場合には、ステ
ップ28へ進み、前記ステップ25で求めた第2酸素センサ
17の出力反転周期と、三元触媒10の非劣化状態に対応す
る第1判定レベルとを比較する。ここで、第2酸素セン
サ17の出力反転周期が第1判定レベル以上であると判別
されたときには、第2酸素センサ17の劣化による応答特
性の悪化により制御周期が伸びたものと判断し、ステッ
プ29へ進んで第2酸素センサ17の劣化判定を下す。一
方、第2酸素センサ17の出力反転周期が第1判定レベル
未満であると判別されたときには、第2酸素センサ17が
所期の応答特性によって充分に小さな周期で空燃比制御
が実行できていると見做し、ステップ30へ進んで第2酸
素センサ17が正常であると判定する。
【0033】また、ステップ27で三元触媒10の劣化によ
り酸素ストレージ効果が低下していると判別された場合
には、ステップ31へ進み、前記ステップ25で求めた第2
酸素センサ17の出力反転周期と、三元触媒10の劣化状態
に対応する第2判定レベル(<第1判定レベル)とを比
較する。三元触媒10の酸素ストレージ効果が低下する
と、第2酸素センサ17の検出特性とは無関係に、第2酸
素センサ17による制御周期は短くなるから、酸素ストレ
ージ効果が所期状態のときに用いる第1判定レベルと同
じ判定レベルを用いて劣化診断を行わせると、実際には
第2酸素センサ17の応答特性が劣化しているのに、酸素
ストレージ効果の低下による応答遅れの縮小によって見
掛け上は第2酸素センサ17が正常の応答特性をもってい
るように判断されてしまう。
り酸素ストレージ効果が低下していると判別された場合
には、ステップ31へ進み、前記ステップ25で求めた第2
酸素センサ17の出力反転周期と、三元触媒10の劣化状態
に対応する第2判定レベル(<第1判定レベル)とを比
較する。三元触媒10の酸素ストレージ効果が低下する
と、第2酸素センサ17の検出特性とは無関係に、第2酸
素センサ17による制御周期は短くなるから、酸素ストレ
ージ効果が所期状態のときに用いる第1判定レベルと同
じ判定レベルを用いて劣化診断を行わせると、実際には
第2酸素センサ17の応答特性が劣化しているのに、酸素
ストレージ効果の低下による応答遅れの縮小によって見
掛け上は第2酸素センサ17が正常の応答特性をもってい
るように判断されてしまう。
【0034】そこで、三元触媒10の酸素ストレージ効果
が低下しているときには、該低下による制御周期の短縮
に対応して判定レベルをより小さくして、酸素ストレー
ジ効果の低下による制御周期の短縮に影響されることな
く、第2酸素センサ17を用いた空燃比制御周期から第2
酸素センサ17の応答劣化を診断できるようにした。そし
て、第2判定レベルよりも実際の制御周期が長い場合に
は、前記同様、第2酸素センサ17の劣化によって応答遅
れが生じているものと判断し、また、第2判定レベルよ
りも実際の制御周期が短い場合には、第2酸素センサ17
が所期の応答特性で酸素濃度を検出しているものと判断
する。
が低下しているときには、該低下による制御周期の短縮
に対応して判定レベルをより小さくして、酸素ストレー
ジ効果の低下による制御周期の短縮に影響されることな
く、第2酸素センサ17を用いた空燃比制御周期から第2
酸素センサ17の応答劣化を診断できるようにした。そし
て、第2判定レベルよりも実際の制御周期が長い場合に
は、前記同様、第2酸素センサ17の劣化によって応答遅
れが生じているものと判断し、また、第2判定レベルよ
りも実際の制御周期が短い場合には、第2酸素センサ17
が所期の応答特性で酸素濃度を検出しているものと判断
する。
【0035】このように、三元触媒10の酸素ストレージ
効果の変化を推定し、該推定結果に基づいて判定レベル
を変化させるようにしたので、酸素ストレージ効果の低
下時に、下流側の第2酸素センサ17の劣化診断精度が悪
化することがなく、安定的に劣化診断を行える。尚、上
記実施例では、三元触媒10の酸素ストレージ効果を、正
常状態と劣化状態との2つに判別させるようにしたが、
前記位相差に応じて前記判定レベルをリニアに変化させ
る構成としても良い。
効果の変化を推定し、該推定結果に基づいて判定レベル
を変化させるようにしたので、酸素ストレージ効果の低
下時に、下流側の第2酸素センサ17の劣化診断精度が悪
化することがなく、安定的に劣化診断を行える。尚、上
記実施例では、三元触媒10の酸素ストレージ効果を、正
常状態と劣化状態との2つに判別させるようにしたが、
前記位相差に応じて前記判定レベルをリニアに変化させ
る構成としても良い。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、酸
素ストレージ効果を有する排気浄化触媒の上流側及び下
流側に酸素センサを設け、これらの酸素センサの出力に
基づいて空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御装
置において、触媒下流側に設けられる酸素センサの劣化
を、前記触媒の酸素ストレージ効果の変化に影響されず
に精度良く診断できるようになるという効果がある。
素ストレージ効果を有する排気浄化触媒の上流側及び下
流側に酸素センサを設け、これらの酸素センサの出力に
基づいて空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御装
置において、触媒下流側に設けられる酸素センサの劣化
を、前記触媒の酸素ストレージ効果の変化に影響されず
に精度良く診断できるようになるという効果がある。
【図1】本発明の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施例を示すシステム概略図。
【図3】空燃比フィードバック制御を示すフローチャー
ト。
ト。
【図4】下流側の酸素センサの診断制御を示すフローチ
ャート。
ャート。
【図5】触媒上下流間における位相差の様子を示すタイ
ムチャート。
ムチャート。
1 機関 6 燃料噴射弁 10 三元触媒(排気浄化触媒) 12 コントロールユニット 13 エアフローメータ 14 クランク角センサ 16 第1酸素センサ 17 第2酸素センサ
Claims (1)
- 【請求項1】機関の排気通路に設けられ、酸素ストレー
ジ効果を有する排気浄化触媒と、 該排気浄化触媒の上流側及び下流側にそれぞれ設けら
れ、排気中の酸素濃度に感応して出力値が変化する第1
及び第2の酸素センサと、 前記第1及び第2の酸素センサそれぞれの出力値に基づ
いて機関への燃料供給量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と、 を備えてなる内燃機関の空燃比制御装置において、 所定の診断条件成立時に、前記空燃比フィードバック制
御手段に代わって、前記下流側の第2の酸素センサの出
力値のみに基づいて機関への燃料供給量をフィードバッ
ク制御する診断用フィードバック制御手段と、 該診断用フィードバック制御手段によるフィードバック
制御中において、前記上流側の第1の酸素センサの出力
値と、前記下流側の第2の酸素センサの出力値との位相
差を検出する位相差検出手段と、 前記診断用フィードバック制御手段によるフィードバッ
ク制御中における前記下流側の第2の酸素センサの出力
周期と、前記位相差検出手段で検出された位相差に応じ
て設定した判定レベルとを比較して、前記下流側の第2
の酸素センサの劣化を診断する下流側センサ劣化診断手
段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の空燃比
制御装置における自己診断装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5218905A JP2858288B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 内燃機関の空燃比制御装置における自己診断装置 |
US08/299,489 US5533332A (en) | 1993-09-02 | 1994-09-01 | Method and apparatus for self diagnosis of an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5218905A JP2858288B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 内燃機関の空燃比制御装置における自己診断装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0771299A true JPH0771299A (ja) | 1995-03-14 |
JP2858288B2 JP2858288B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=16727156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5218905A Expired - Fee Related JP2858288B2 (ja) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | 内燃機関の空燃比制御装置における自己診断装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5533332A (ja) |
JP (1) | JP2858288B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115387926A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-11-25 | 上汽通用五菱汽车股份有限公司 | 一种发动机排放闭环控制方法及*** |
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