JPS62153546A - エンジンの異常検出装置 - Google Patents

エンジンの異常検出装置

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JPS62153546A
JPS62153546A JP60298397A JP29839785A JPS62153546A JP S62153546 A JPS62153546 A JP S62153546A JP 60298397 A JP60298397 A JP 60298397A JP 29839785 A JP29839785 A JP 29839785A JP S62153546 A JPS62153546 A JP S62153546A
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JP
Japan
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sensor
engine
concentration
exhaust
nox
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Pending
Application number
JP60298397A
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English (en)
Inventor
Kiyotaka Kobayashi
清孝 小林
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
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Publication of JPS62153546A publication Critical patent/JPS62153546A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02Catalytic activity of catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジンの異常検出装置に関し、特にエンジン
の運転状態を制御するエンジン制御システムの異常を検
出する装置に関する。
〔従来の技術〕
近年、特開昭54−57029号公報に示されるように
酸素濃度センサ(以下「Otセンサ」という)を具備し
、エンジンの空燃比を制御する制御装置が数多く提案さ
れている。
このような空燃比制御装置は排気系に設けられた0□セ
ンサが排気ガス中の残留酸素濃度に応じて第3図(a)
に示す如く出力し、この出力により理論空燃比(空燃比
すなわちA/F=約15)を検出して、この検出信号よ
りエンジンに供給される混合気の空燃比を理論空燃比へ
とフィードバック制御するものである。
そして、この空燃比制御装置は触媒、特に三元触媒と組
み合せることで、排気ガス中の有害成分、例えばNoX
、Co、HCを極めて効率よく浄化できるものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記空燃比制御装置により空燃比のフィ
ードバック制御が行われていたとしても、02センサ自
体が経年変化等により出力特性が外れていたり、またエ
ンジンに与える混合気量を制御する制御手段(例えば燃
料噴射システムの場合には燃料制御用コンピュータ及び
燃料噴射弁、また気化器の場合には気化器本体及び空燃
比フィードバック制御用コンピュータなど)の制御特性
が外れていたり、さらには排気ガス浄化用触媒の浄化性
能が低下したりしている場合には、効果的な排気ガス浄
化が達成されず、その結果排気ガス中の有害成分(NO
X 、Co、HC)が基準レベルより多量に大気中へ排
出される恐れがある。
本発明の目的は、上記点に鑑み、エンジン制御システム
に何らかの劣化や異常が生じて大気中に排出される排気
ガス中の有害成分の濃度が設定範囲を越える場合には、
速かにその状態を検出できるようにしたエンジンの異常
検出装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで本発明では、第7図に示すようにエンジンの運転
状態に応じてエンジンに与える混合気量を制御する制御
手段及び排気系に排気ガス浄化用触媒を有するエンジン
制御システムにおいて、前記触媒の下流側に設けられ排
気ガス中の排出有害成分濃度を検出する排気センサと、
この排気センサにより検出される排気ガス中の排出有害
成分濃度が設定範囲を越えていることを検出する検出手
段とを備えることを特徴とする。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。本
例は本発明を燃料噴射システムに適用した場合の例であ
るが、もちろん空燃比フィードバック制御方式の気化器
にも適用できる。
第1図は、空燃比制御装置の設けられる内燃エンジンの
概略的な構成を示すもので、エンジン1の吸気系にはポ
テンショメータ18をもつエアフロj−’;’2、スロ
ットル弁3、スロットル弁開度を検出するスロットルセ
ンサ4、吸気温センサ′17等が設けられている。この
吸気系から吸入された空気は、サージタンク5を介して
吸気マニホールド6に供給され、電気パルス信号に応じ
て作動する燃料噴射弁7から噴射される燃料と混合され
所定の空燃比の混合気としてエンジン1の燃焼室8に供
給されている。
そしてこの燃焼室8では、燃料と空気との混合気がシリ
ンダヘッド9に設けられた点火プラグ10により点火燃
焼され、その燃焼ガスは排気系11を介して排気系12
に排出される。
この排気系12には、固体電解質、例えばZr01を利
用した排気ガス中の残留酸素濃度に応じた電圧信号を発
生する酸素濃度センサ(0□センサ)13が設けられて
おり、第3図(alに示すごとく、この0□センサ13
の出力信号により空燃比が検出される。また排気系12
の02センサ13の設けられた位置の下流側には、排気
ガス中に含まれる有害成分、例えばHC,Go、NOX
等の浄化を行う三元触媒14が設けられている。さらに
三元触媒14の下流側の排気系12には半導体、例えば
SnO2を利用した、NOx濃度に応じて抵抗値が変化
するNOXセンサ15、および同じく例えばSnO2を
利用した、CO濃度に応じて抵抗値が変化するCOセン
サ16が設けられており、N OXセンサ15およびC
Oセンサ16の抵抗値は第4図(a)、 (b)に示す
如く、NOx?74度D (NOx >およびCo?f
fi度D (Co)に応じて変化することが知られてお
り、この抵抗値変化を電圧信号V9および■ゎとして検
出し、この出力信号■8および■、より三元触媒14の
下流側のNOx濃度濃度NOX)およびCO濃度D (
Co)が検出される。
また、エンジン1のシリンダブロック19にはエンジン
冷却水温を検出する水温センサ20が設けられ、またイ
グナイタ21からの点火信号を各気筒に分配するディス
トリビュータ22には気筒判別センサ23、回転角セン
サ24が内蔵されている。そして、上記エンジン1の各
運転状況を検出する上記のエアフローメータ2.0□セ
ンサ13、NoXセンサ15、COセンサ16、水温セ
ンサ20、気筒判別センサ23、および回転角センサ2
4等からの検出信号は、制御ユニット25に供給される
。制御ユニット25は、例えばマイクロコンピュータを
用いて構成されるもので、第2図はその構成を示してい
る。すなわち、演算処理を実行する中央処理装置(以下
rcPtJJという)27に対して一時記憶等を行うラ
ンダム・アクセス・メモリ (以下rRAMjという)
28、プログラムメモリ等に使用されるリード・オンリ
ー・メモリ (以下rROMJという)29を備え、C
PU27、RAM28、ROM29等はデータバス30
によって接続されている。このデータバス30には、入
出カポ−)31,32、出力ボート26.33.34が
接続されており、入出力ボート31にはポテンショメー
タ18.02センサ15、COセンサ16、水温センサ
20からの信号をマルチプレクサ36を介して取出し、
A/D変換器37でデジタル信号に変換して供給する。
気筒判別センサ23および回転角センサ24からの信号
は、波形整形回路38で波形整形され入出力ボート32
に供給され、さらにスロットルセンサ4からの検出信号
は入力回路40で適宜A/D変換されて入出力ボート3
2に供給される。出力ポート26,33.34のそれぞ
れからの出力信号は駆動回路35,41.42を介して
、イグナイタ21、燃料噴射弁7、異常警告手段39に
供給され、点火制御、燃料噴射量、報知の制御が行われ
る。43はクロック発振臼であり、CPU27等に対し
タイミングクロック信号を与える。
以下に上記構成についての作動を述べる。
まず制御ユニット25のCPU27は、エアフロメータ
2中のポテンショメータ18からの検出信号より得られ
た吸入空気量と回転角センサ24の検出信号より得られ
たエンジン回転数とにより、ROM29内に予め記憶さ
れているマツプから基本噴射時間TPを読み出す。
さらに、各センサからの検出信号に応じて基本噴射時間
TPを補正することにより、燃料噴射時間TAUを算出
する。
TAU=TP*に ここで、Kは補正係数である。
この補正係数にの中には、暖機増量や始動増量や加速増
量を含む補正係数に1の他に、0□センサ13の検出信
号に基づく空燃比フィードバック補正係数に2などを含
む。
このようにして決定された燃料噴射時間TAUに対応す
る燃料噴射信号が噴射弁7に駆動回路42を介して出力
され、エンジン回転と同期して噴射弁7が燃料噴射時間
TAUだけ開かれて、エンジン1の吸気マニホールド6
内に燃料が噴射される。
このように燃料が噴射されることで、所定の空燃比の混
合気が燃焼室8内へと供給される。
以上がエンジン制御システムの概略説明であり、次に本
発明の特徴部分について説明する。
上記の如くエンジン制御システムが構成され動作してい
たとしても、0□センサ13の出力特性や、その他セン
サや燃料噴射弁7を含む制御システムの制御特性が外れ
ていたり、また排気ガス浄化用触媒の浄化性能が低下し
ている場合には、排気ガスの浄化が十分達成されず、そ
の結果排気ガス中の有害成分(NOX、C○、HC)が
予め定めた基準レベルを越えて多量に大気中に排出され
る恐れがある。
そこで、本実施例では、大気中に排出される直前の排出
ガス中の有害成分濃度を検出すべく、三元触媒14の下
流側にNoXセンサ15及びCOセンサ16を設け、両
センサ15,16の出力を監視して、有害成分の濃度が
設定範囲を越える場合には速やかにその旨を報知し、運
転者に修復の機会を与えるようにしている。
具体的には、CPU27はタイマー処理にて第5図に示
すような異常判定ルーチンを行わせる。
まず02センサ13の検出信号による空燃比フィードバ
ック制御中で、かつエンジンが定常運転中の(つまり過
渡運転中でない)とき(ステップ101.102)には
、ステップ103に進む。
このステップ103ではNoXセンサ15及びCOセン
サ16の出力信号V、、V、を読込み、次のステップ1
04にてそれらの値V、、VCからNOX濃度濃度(N
OX )及びCO濃濃度 (Co)を求める。一方、現
在のエンジンの運転状2.Gを、例えばエンジン回転数
Nと基本噴射時間TPとから特定し、両パラメータ(N
、TP)を関数としNoxfNt度の判定レベルラップ
、及びCO濃濃度判定レベルマツプを予め設定しておく
そこでステップ105では、その直前に求めたパラメー
タN、TPに基づいてNox濃度の判定レベル[)o+
及びCO濃濃度判定レベルD。2を読取る。続いてステ
ップ106,107では、検出したN Ox濃度D (
NOX )が判定レベルD61より低く、かつCO濃濃
度 (Co)が判定レベルDogより低いとき、つまり
第3図中斜線で示した領域にあるときには、排出有害成
分濃度が許容範囲内にあると判定しくYES)異常判定
ルーチンを終了する。
一方、第3図中斜線で示した領域外のとき、つまりNo
X濃度濃度(NOx )が判定レベルDotより高いと
き、またはCO濃濃度 (Co)が判定レベルI)oz
より高いときには異常と判定しくステップ106,10
7)、ステップ108においてその旨を不揮発メモリ 
(RAM28の一部)に記憶すると共に、出力ボート2
6.駆動回路35を介して異常警告手段39を駆動し、
運転者に対しその旨を報知する。
なお、異常警告手段39としては、ランプ点灯。
音声や文字警告等の種々の手段を利用できる。
ここで、N Ox ?M度及びco?fs度の判定レベ
ルの決定を、エンジン回転数Nと基本噴射時間TPとか
ら行っているが、その他吸入空気iQや吸気管圧力Pm
との組合せ、または上記N、 TP、 Q。
Pmのいずれか1つを用いて1次元的に決定する構成で
もよい。
また、上記実施例ではN Ox ?fi度及びcoty
4度の両者が所定の条件を満足するとき(つまり第3図
中の斜線領域にあるとき)を正常と判定するようにして
いたが、例えば第6図に示す如くNOxとCOのいずれ
か一方の濃度が設定範囲内にあるか否かを判定するよう
にしく従って判定レベルを夫々2個り。+ H、D o
 z L (D o + H> D o z L )設
ける必要がある)、その設定範囲内(DozL””Do
tH)にあれば正常、他方、範囲外であれば異常として
所定処理するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上述べた如く本発明では、排気浄化用触媒の下流側に
設けた排気センサからの検出信号を利用し、エンジン制
御システムに何らかの劣化や異常が生じて大気中に排出
される排気ガス中の有害成分の濃度が設定範囲を越える
場合には、速かにその状態を検出できるようにし、例え
ばその旨を運転者に報知することによってエンジン制御
システムの修復を促すことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を備えたエンジンとその周辺装置
の構成を示す概略構成図、第2図は第1図中の制御ユニ
ットの構成を示すブロック図、第3図は空燃比に対する
02センサ出力、および排出有害成分濃度の変化を示す
グラフ、第4図はNo。 センサ及びCOセンサの特性を示す特性図、第5図およ
び第6図は本発明実施例による作動を示すプログラムの
フローチャート、第7図は本発明の概略構成を示すブロ
ック図である。 1・・・エンジン、2・・・エアフローメータ、7・・
・燃料噴射弁、12・・・排気系、13・・・0□セン
サ、14・・・三元触媒、15・・・NOXセンサ、1
6・・・COセンサ、26・・・mlJ ?卸ユニット
、27・・・CPU、28・・・RAM、29・・・R
OM。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 エンジンの運転状態に応じてエンジンに与える混合気量
    を制御する制御手段及び排気系に排気ガス浄化用触媒を
    有するエンジン制御システムにおいて、 前記触媒の下流側に設けられ排気ガス中の排出有害成分
    濃度を検出する排気センサと、この排気センサにより検
    出される排気ガス中の排出有害成分濃度が設定範囲を越
    えていることを検出する検出手段とを備えることを特徴
    とするエンジンの異常検出装置。
JP60298397A 1985-12-27 1985-12-27 エンジンの異常検出装置 Pending JPS62153546A (ja)

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