JP2012026306A - Diagnosis control method of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ガスを浄化する触媒の異常判定を行う方法に関する。 The present invention relates to a method for determining abnormality of a catalyst that purifies exhaust gas.
一般に、車両の排気通路には、排気ガス中に含まれるHC及びCOを酸化、NOxを還元して無害化する三元触媒が装着されている。 Generally, the exhaust passage of the vehicle, oxidizes HC and CO contained in the exhaust gas, three-way catalyst to harmless by reducing NO x is mounted.
触媒の酸素吸蔵能力(OSC:O2 Storage Capacity)は、経年劣化により減退する。触媒による排気ガスの浄化率は、触媒内に吸着できる酸素量に依存する。触媒の劣化が進行すると、排気ガスに含まれる有害物質の量も増大する。一方で、触媒の劣化は、車両自体の運転性能にはほとんど影響を与えない。それ故、異常な排出ガス車が長期間、無意識に使用され続けるおそれがある。 The oxygen storage capacity (OSC: O 2 Storage Capacity) of the catalyst decreases due to aging. The exhaust gas purification rate by the catalyst depends on the amount of oxygen that can be adsorbed in the catalyst. As the catalyst deteriorates, the amount of harmful substances contained in the exhaust gas also increases. On the other hand, deterioration of the catalyst hardly affects the driving performance of the vehicle itself. Therefore, there is a risk that an abnormal exhaust vehicle will continue to be used unconsciously for a long time.
そのような事象に対処するべく、近時では、触媒の経年劣化の度合いを自己診断するダイアグノーシス機能を車両に実装することが通例となっている(例えば、下記特許文献を参照)。既に知られている通り、触媒から酸素を完全に放出した状況の下で、触媒に流入するガスの空燃比を強制的にリーンに操作し、触媒上流の空燃比センサの出力信号がリーンに切り替わってから触媒下流の空燃比センサの出力信号がリーンに切り替わるまでの間の経過時間を計測することにより、現在触媒に吸蔵している酸素量を推算することができる。下流側センサ出力がリーンに反転した瞬間の酸素吸蔵量が、当該触媒の最大酸素吸蔵能力となる。 Recently, in order to cope with such an event, it has become common to mount a diagnosis function on a vehicle for self-diagnosis of the degree of aging of the catalyst (see, for example, the following patent document). As already known, under the condition that oxygen is completely released from the catalyst, the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is forcibly operated to lean, and the output signal of the air-fuel ratio sensor upstream of the catalyst is switched to lean. By measuring the elapsed time from when the output signal of the air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst changes to lean, the amount of oxygen currently stored in the catalyst can be estimated. The oxygen storage amount at the moment when the downstream sensor output reverses lean is the maximum oxygen storage capacity of the catalyst.
また、触媒に酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵した状況の下で、触媒に流入するガスの空燃比を強制的にリッチに操作し、上流側センサ出力がリーンに切り替わってから下流側センサ出力がリッチに切り替わるまでの間の経過時間を計測することにより、触媒が放出した酸素の量、即ち酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵した状態を基準とした酸素吸蔵量を推算することができる。下流側センサ出力がリッチに反転した瞬間の酸素吸蔵量が、当該触媒の最大酸素放出能力、換言すれば最大酸素吸蔵能力ということになる。 Also, under the situation where the catalyst has stored oxygen to the maximum oxygen storage capacity, the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is forcibly made rich, and after the upstream sensor output switches to lean, the downstream sensor output By measuring the elapsed time until switching to rich, it is possible to estimate the amount of oxygen released by the catalyst, that is, the oxygen storage amount based on the state in which oxygen is stored to the full oxygen storage capacity. The oxygen storage amount at the moment when the downstream sensor output is inverted to rich is the maximum oxygen release capacity of the catalyst, in other words, the maximum oxygen storage capacity.
燃焼直後の、そして未浄化の排気ガスにさらされる触媒上流の空燃比センサは、高温に加熱され、またカーボンデポジット等の汚れが付着するために、応答性が徐々に衰えてゆく。上流側センサ出力の応答遅れは、計測される経過時間を短縮化し、触媒の酸素吸蔵能力の過小評価を招く。しかも、触媒の酸素吸蔵能力は逓減することから、上流側センサ出力の応答遅れが酸素吸蔵能力の推算値に与える影響(応答遅れの計測時間に対する比)は次第に大きくなる一方である。 The air-fuel ratio sensor immediately after combustion and upstream of the catalyst exposed to unpurified exhaust gas is heated to a high temperature, and dirt such as carbon deposits adheres, so that the responsiveness gradually decreases. The response delay of the upstream sensor output shortens the measured elapsed time and causes an underestimation of the oxygen storage capacity of the catalyst. In addition, since the oxygen storage capacity of the catalyst gradually decreases, the influence of the response delay of the upstream sensor output on the estimated value of the oxygen storage capacity (ratio of response delay to measurement time) is gradually increasing.
本発明は、上記の問題に初めて着目してなされたものであり、触媒の酸素吸蔵能力の推定精度を一層高めることを所期の目的としている。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problem for the first time, and has an intended purpose of further improving the estimation accuracy of the oxygen storage capacity of the catalyst.
本発明では、内燃機関の排気通路に装着される排気ガス浄化用の触媒の上流及び下流に設けられた空燃比センサの出力を参照し、上流側センサ出力が変動してから下流側センサ出力が変動するまでの間の経過時間を計測することを通じて、触媒に吸蔵された酸素量の推定を行うダイアグノーシスを実施する制御方法において、触媒の上流における実際のガスの空燃比の変動が前記上流側センサ出力の変動をもたらすまでの応答遅れを求め、当該応答遅れの多寡に応じた補正を加味した上で、前記触媒に吸蔵された酸素量を推定することとした。 In the present invention, the output of the air-fuel ratio sensor provided upstream and downstream of the exhaust gas purification catalyst mounted in the exhaust passage of the internal combustion engine is referred to, and the downstream sensor output changes after the upstream sensor output fluctuates. In the control method for performing diagnosis to estimate the amount of oxygen stored in the catalyst by measuring the elapsed time until the fluctuation, the actual change in the air-fuel ratio of the gas upstream of the catalyst The response delay until the sensor output fluctuates was obtained, and the amount of oxygen occluded in the catalyst was estimated after taking into account the correction according to the response delay.
前記応答遅れは、前記触媒に吸蔵された酸素量の推定を行う直前に求めることが好ましい。 The response delay is preferably obtained immediately before estimating the amount of oxygen stored in the catalyst.
本発明によれば、触媒の酸素吸蔵能力の推定精度を一層高めることができる。 According to the present invention, it is possible to further improve the estimation accuracy of the oxygen storage capacity of the catalyst.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態における触媒異常判定装置1は、内燃機関2で燃料を燃焼させることにより発生する有害物質HC、CO、NOxを無害化する触媒3の経年劣化の度合いを診断するものであって、図1に示すように、触媒3の上流側における空燃比または酸素濃度に応じた出力信号を出力する第一の空燃比センサ11と、触媒3の下流側における空燃比または酸素濃度に応じた出力信号を出力する第二の空燃比センサ12と、両空燃比センサ11、12の出力信号を参照して触媒3及び第二の空燃比センサ12の異常判定を行う判定部13とを具備する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The catalyst
図2に、ハードウェア構成の概要を示す。内燃機関2は、車両に搭載される多気筒の燃料噴射式エンジンである。内燃機関2で生成された燃焼ガスは、排気ポートから排気マニホルド41、排気管42及び触媒3を通じて大気中に排出される。第一の空燃比センサ11、第二の空燃比センサ12はそれぞれ、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアA/Fセンサであってもよく、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するO2センサであってもよいが、典型的には、第一の空燃比センサ11がリニアA/Fセンサ、第二の空燃比センサ12がO2センサである。
FIG. 2 shows an outline of the hardware configuration. The
第一の空燃比センサ11及び第二の空燃比センサ12は、吸気負圧センサ、エンジン回転数センサ、車速センサ、冷却水温センサ、カムポジションセンサ、スロットルセンサ等の各種センサ(図示せず)とともに、電子制御装置(ECU)5に電気的に接続している。電子制御装置5は、プロセッサ51、RAM52、ROMまたはフラッシュメモリ53、I/Oインタフェース54等を包有するマイクロコンピュータシステムである。I/Oインタフェース54は、各種センサの出力信号の受信や制御信号の送信を担うもので、A/D変換回路及び/またはD/A変換回路を含む。プロセッサ51が実行するべきプログラムはROMまたはフラッシュメモリ53に格納されており、その実行の際にROMまたはフラッシュメモリ53からRAM52へ読み込まれ、プロセッサ51によって解読される。電子制御装置5は、プログラムに従い、判定部13としての機能を発揮する。
The first air-
電子制御装置5は、第一の空燃比センサ11、第二の空燃比センサ12やその他のセンサから出力される信号を、I/Oインタフェース54を介して受信する。そして、要求される燃料噴射量を算出し、この要求燃料噴射量に対応した制御信号をI/Oインタフェース54を介して燃料噴射弁21に入力、内燃機関2の燃料噴射を制御する。要求燃料噴射量は、吸気管内負圧及びエンジン回転数等を参照して基本噴射量を求め、その基本噴射量に、エンジン冷却水温等の環境条件に応じた環境補正、並びに空燃比フィードバック制御による補正を加えて、最終的に決定する。
The electronic control unit 5 receives signals output from the first air-
その上で、判定部13たる電子制御装置5は、触媒3の最大酸素吸蔵能力を推算するとともに、推算した最大酸素吸蔵能力値を劣化判定値と比較して、触媒3が正常であるか異常であるかを判定する。
Then, the electronic control unit 5 serving as the
触媒3の酸素吸蔵能力は、既知の任意の手法を採用して推算することができる。ここでは、その一典型例を示す。内燃機関2の気筒に空燃比リーンの混合気を供給して触媒3の酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵している状態から、気筒に供給する混合気を意図的に空燃比リッチに操作する。すると、第一の空燃比センサ11の出力信号は即座に空燃比リッチを示す。これに対し、第二の空燃比センサ12の出力信号は、第一の空燃比センサ11の出力信号に遅れて空燃比リッチを示す。第一の空燃比センサ11の出力信号が空燃比リッチを示してから(または、混合気を空燃比リッチに操作してから)第二の空燃比センサ12の出力信号が空燃比リッチを示すまでの間、触媒3に吸蔵していた酸素が放出されて酸素の不足が補われるためである。
The oxygen storage capacity of the
第一の空燃比センサ11の出力信号が空燃比リッチを示してから、第二の空燃比センサ12の出力信号が空燃比リッチを示すまでの間に経過した時間をTRとおき、このTRの間に供給した燃料の総重量をGF、理論空燃比とリッチ時の空燃比との差分をΔA/FRとおくと、TRの間に触媒3中で不足した酸素量は、
(α・ΔA/FR・GF)
となる。αは、空気中に占める酸素の重量割合(≒0.23)である。
From shows the output signal is the air-fuel ratio rich first air-
(Α ・ ΔA / F R・ G F )
It becomes. α is a weight ratio (≈0.23) of oxygen in the air.
上式は、TRの時点までに触媒3が放出した酸素の量を表している。供給した燃料の総重量GFは、電子制御装置5において演算することができる。即ち、一回の燃料噴射機会における燃料噴射量は、空燃比を理論空燃比よりもリッチな(14.6よりも小さい)所定値とするために必要な量であり、その噴射量に単位時間当たりの膨張行程回数(エンジン回転数に比例)を乗じれば、単位時間当たりの燃料供給量となる。そして、単位時間当たりの燃料供給量に経過時間TRを乗じれば、供給した燃料の総重量GFとなる。要するに、第二の空燃比センサ12の出力信号が空燃比リッチを示した時点での経過時間TRに基づいて、触媒3の最大酸素放出能力を算出することが可能である。この最大酸素放出能力は、最大酸素吸蔵能力と同義である。
The above equation, the
あるいは、内燃機関2の気筒に空燃比リッチの混合気を供給して触媒3に酸素を全く吸蔵していない状態から、気筒に供給する混合気を意図的に空燃比リーンに操作する。すると、第一の空燃比センサ11の出力信号は即座に空燃比リーンを示す。これに対し、第二の空燃比センサ12の出力信号は、第一の空燃比センサ11の出力信号に遅れて空燃比リーンを示す。第一の空燃比センサ11の出力信号が空燃比リーンを示してから(または、混合気を空燃比リーンに操作してから)第二の空燃比センサ12の出力信号が空燃比リーンを示すまでの間、過剰な酸素が触媒3に吸着するためである。
Alternatively, the air-fuel ratio rich mixture is supplied to the cylinder of the
第一の空燃比センサ11の出力信号が空燃比リーンを示してから、第二の空燃比センサ12の出力信号が空燃比リーンを示すまでの間に経過した時間をTLとおき、このTLの間に供給した燃料の総重量をGF、リーン時の空燃比と理論空燃比との差分をΔA/FLとおくと、TLの間に触媒3中で過剰となった酸素量は、
(α・ΔA/FL・GF)
となる。
The time elapsed from when the output signal of the first air-
(Α ・ ΔA / F L・ G F )
It becomes.
上式は、TLの時点で触媒3が吸蔵している酸素の量を表している。供給した燃料の総重量GFはやはり、電子制御装置5において演算することができる。即ち、一回の燃料噴射機会における燃料噴射量は、空燃比を理論空燃比よりもリーンな(14.6よりも大きい)所定値とするために必要な量であり、その噴射量に単位時間当たりの膨張行程回数を乗じれば単位時間当たりの燃料供給量となる。そして、単位時間当たりの燃料供給量に経過時間TLを乗じれば、供給した燃料の総重量GFとなる。要するに、第二の空燃比センサ12の出力信号が空燃比リーンを示した時点での経過時間TLに基づいて、触媒3の最大酸素吸蔵能力を算出することが可能である。
The above formula represents the amount of oxygen stored in the
実際には、アイドリング状態、定常運転状態、その他特定の運転状態にあるときに、理論空燃比へのフィードバック制御を一時停止し、混合気の空燃比を意図的に振動させる「アクティブ制御」に移行してダイアグノーシスを実施する。 Actually, the feedback control to the stoichiometric air-fuel ratio is temporarily stopped when the engine is in an idling state, a steady operation state, or other specific operation state, and the operation shifts to “active control” that intentionally vibrates the air-fuel ratio of the mixture. Then, diagnosis is performed.
図3に示しているように、アクティブ制御では、第二の空燃比センサ12の出力電圧が所定のリッチ判定値に到達した、即ち第二空燃比センサ12の出力がリーンからリッチへと切り替わったタイミングで、制御目標空燃比をリーン側の所定空燃比に設定し、第一の空燃比センサ11の出力電圧が当該制御目標に対応した値をとるように燃料噴射量を補正する。これにより、触媒3に流入するガスの空燃比を強制的にリーン化する。そして、第一の空燃比センサ11の出力電圧が前記制御目標に対応した値に到達してから、第二の空燃比センサ12の出力電圧が所定のリーン判定値に到達するまでの間の経過時間TL、即ち第二の空燃比センサ12の出力が再度リーンへと切り替わるまでの経過時間TLを計測する。リッチ判定値とリーン判定値とは、相異なる値であってもよく、同一の値であってもよい。
As shown in FIG. 3, in the active control, the output voltage of the second air-
並びに、第二の空燃比センサ12の出力がリッチからリーンへと切り替わったタイミングで、制御目標空燃比をリッチ側の所定空燃比に設定し、第一の空燃比センサ11の出力電圧が当該制御目標に対応した値をとるように燃料噴射量を補正する。これにより、触媒3に流入するガスの空燃比を強制的にリッチ化する。そして、第一の空燃比センサ11の出力電圧が前記制御目標に対応した値に到達してから、第二の空燃比センサ12の出力電圧が所定のリーン判定値に到達するまでの間の経過時間TR、即ち第二の空燃比センサ12の出力が再度リッチへと切り替わるまでの経過時間TRを計測する。
In addition, at the timing when the output of the second air-
しかして、酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵していた触媒3がその酸素の全てを放出するのに要した時間TR、及び、酸素を吸蔵していない触媒3が酸素吸蔵能力一杯まで酸素を吸蔵するのに要した時間TLをそれぞれ一回以上計測し、計測したTR、TLを基に最大酸素吸蔵能力(α・ΔA/FR・GF)、(α・ΔA/FL・GF)を算出して、それらの平均値を求める。
Thus, the time T R required for the
上記の最大酸素吸蔵能力の平均値を劣化判定値と比較し、その値が劣化判定値を下回っているならば、触媒3が異常である旨の情報をRAM52またはフラッシュメモリ53に書き込み記録するとともに、運転者の視覚または聴覚に訴えかける態様で報知して触媒3の交換を促す。報知は、例えば、電子制御装置5がI/Oインタフェース54を介して電気信号を出力し、コックピット内で発光デバイスを点灯または点滅させることにより行う。
The average value of the maximum oxygen storage capacity is compared with the deterioration determination value. If the average value is lower than the deterioration determination value, information indicating that the
このような触媒3の酸素吸蔵能力の推定に際して、本実施形態では、触媒3の上流における実際のガスの空燃比の変動が、第一の空燃比センサ11の出力信号の変動をもたらすまでの応答遅れを求めた上、その応答遅れの多寡に応じた補正を最大酸素吸蔵能力の推算値(α・ΔA/FR・GF)、(α・ΔA/FL・GF)に加味することとしている。
In estimating the oxygen storage capacity of the
燃焼直後、そして未浄化の排気ガスにさらされる第一の空燃比センサ11は、高温加熱されたり、カーボンデポジット等の汚れが付着してガスとの接触面積が縮小したりすることで、その応答性が徐々に衰えてゆく。図4に、第一の空燃比センサ11の応答性の劣化の模様を例示する。図4中、触媒3の上流における実際のガスの空燃比を一点鎖線L1にて示し、応答性の劣化してない空燃比センサ11の出力を破線L2にて示し、応答性の劣化した空燃比センサ11の出力を実線L3にて示している。応答性の劣化した空燃比センサ11の出力L3の変動は、実際のガスの空燃比の変動L1に対して大きく遅れる。この応答の遅延は、計測時間TR、TLを短縮化し、触媒3の酸素吸蔵能力を実態よりも小さく見積もらせてしまう。
The first air-
本実施形態では、触媒3の酸素吸蔵能力の推定を行う前準備として、第一の空燃比センサ11の応答遅れの計測を行う。図4に示しているように、応答遅れの計測では、制御目標空燃比をリーン側の所定値とリッチ側の所定値との間で反転させたときの第一の空燃比センサ11の出力信号L3の時系列を測定し、これを応答性の劣化していない空燃比センサ11が出力するであろう理想的な出力信号L2と比較して、双方の時間差TDを求める。理想的な出力信号L2の時系列データは、例えば、新品のリニアA/Fセンサのカタログスペックの中央値(新品のセンサ個体毎の入出力特性のばらつきの中央値、新品のセンサの平均的な特性)であって、予め電子制御装置5のROMまたはフラッシュメモリ53に格納されている。この時間差TDが、第一の空燃比センサ11の応答遅れとなる。さらに、制御目標空燃比の反転を所定周期で繰り返し、時間差TDを複数回計測してそれらの平均値を求めてもよい。
In the present embodiment, the response delay of the first air-
最大酸素吸蔵能力の推算値(α・ΔA/FR・GF)、(α・ΔA/FL・GF)は、第一の空燃比センサ11の応答遅れの存在を無視して算出されている。そこで、第一の空燃比センサ11の応答遅れを示すTD(の平均値)を用いて、推算値(α・ΔA/FR・GF)、(α・ΔA/FL・GF)を補正し、触媒3の真の酸素吸蔵能力の値を得る。
The estimated values (α · ΔA / F R · G F ) and (α · ΔA / F L · G F ) of the maximum oxygen storage capacity are calculated ignoring the presence of the response delay of the first air-
触媒3に流れ込むガスの空燃比を強制的にリッチ化するアクティブ制御期間にあって、触媒3の上流における実際のガスの空燃比がリッチ側の所定空燃比に達してから、第一の空燃比センサ11の出力がリッチ側の所定空燃比を示すまでの応答遅れTDの間に供給した燃料の総重量をGF’とおくと、応答遅れTDの間に触媒3から放出される酸素量は、
(α・ΔA/FR・GF’)
となる。エンジン回転数が一定であれば、供給した燃料の総重量GFは応答遅れTDに比例する。よって、補正量(α・ΔA/FR・GF’)もまた、応答遅れTDに比例する。応答遅れTDの多寡に応じた補正を加味した触媒3の真の最大酸素放出能力の推算値は、下式となる。
(α・ΔA/FR・GF)+(α・ΔA/FR・GF’)
並びに、触媒3に流れ込むガスの空燃比を強制的にリーン化するアクティブ制御期間にあって、触媒3の上流における実際のガスの空燃比がリーン側の所定空燃比に達してから、第一の空燃比センサ11の出力がリーン側の所定空燃比を示すまでの応答遅れTDの間に供給した燃料の総重量をGF’とおくと、応答遅れTDの間に触媒3が吸収する酸素量は、
(α・ΔA/FL・GF’)
となる。エンジン回転数が一定であれば、供給した燃料の総重量GFは応答遅れTDに比例する。よって、補正量(α・ΔA/FL・GF’)もまた、応答遅れTDに比例する。応答遅れTDの多寡に応じた補正を加味した触媒3の真の最大酸素吸蔵能力の推算値は、下式となる。
(α・ΔA/FL・GF)+(α・ΔA/FL・GF’)
図5から図7に、触媒3のダイアグノーシスの手順を示す。電子制御装置5は、今回のトリップ中に、既に第一の空燃比センサ11の応答遅れTDの計測を完了していることを条件として(ステップS1)、触媒3の酸素吸蔵能力の推定を開始する。さもなくば、触媒3の酸素吸蔵能力の計測に先んじて、応答遅れTDの計測を実施する。ここで、トリップとは、運転者自らの意思で(イグニッションキーまたはイグニッションスイッチを操作することにより)内燃機関2を始動してから、運転者自らの意思で内燃機関2を停止するまでの期間のことを言う。
In the active control period in which the air-fuel ratio of the gas flowing into the
(Α ・ ΔA / F R・ G F ′)
It becomes. If the engine speed is constant, the total weight G F of the supplied fuel is proportional to the response delay T D. Therefore, the correction amount (α · ΔA / F R · G F ′) is also proportional to the response delay T D. Estimated value of the true maximum oxygen release capacity of the
(Α · ΔA / F R · G F ) + (α · ΔA / F R · G F ')
In addition, in the active control period in which the air-fuel ratio of the gas flowing into the
(Α ・ ΔA / F L・ G F ')
It becomes. If the engine speed is constant, the total weight G F of the supplied fuel is proportional to the response delay T D. Therefore, the correction amount (α · ΔA / F L · G F ′) is also proportional to the response delay T D. Estimated value of the true maximum oxygen storage capacity of the
(Α · ΔA / F L · G F ) + (α · ΔA / F L · G F ')
FIG. 5 to FIG. 7 show the procedure of the diagnosis of the
原則として、現在のトリップ中に応答遅れTDの計測を一度も完遂していなければ、応答遅れTDの計測を開始する。但し、過去の所定の数トリップの履歴を参照して、当該数トリップの範囲で少なくとも一度以上応答遅れTDの計測を完了しており(ステップS2)、その応答遅れTDが閾値以下であり(ステップS3)、なおかつ前回のトリップ中に触媒3が正常である旨の判定を下している(ステップS4)場合には、応答遅れTDの新たな計測をキャンセルし、直近の応答遅れTDの計測値を用いて触媒3の酸素吸蔵能力の推算を行う。応答遅れTDの計測をキャンセルできるようにしている理由は、TDの計測のために制御目標空燃比を反復的に反転させる操作が燃費及びエミッションを悪化させるというデメリットを抱えているためである。ステップS3における閾値は、例えば、新品のリニアA/Fセンサのカタログスペックの限界値(新品のセンサ個体毎の入出力特性のばらつきのうち最も応答性が遅いものの値、正常品として保証されるセンサの下限特性)とする。
As a general rule, if you have not completed even once the measurement of the response delay T D during the current trip, to start the measurement of the response delay T D. However, referring to the history of a predetermined number of trips in the past, measurement of the response delay T D has been completed at least once within the range of the number of trips (step S2), and the response delay T D is less than the threshold value. (step S3), and yet when the
第一の空燃比センサ11の応答遅れTDの計測では、電子制御装置5が、内燃機関2の気筒に供給する混合気の空燃比をリーンからリッチへ、またはリッチからリーンへと強制的に反転操作し(ステップS5)、第一の空燃比センサ11の出力信号L3が理想的な出力信号L2からどれだけの時間遅れたかを計測して(ステップS6)、その応答遅れ時間TDをRAM52に一時記憶する(ステップS7)。しかる後、混合気の空燃比を強制的に再反転させて、応答遅れ時間TDの計測を繰り返す。TDの値を複数回計測したら(ステップS8)、複数回計測したTDの平均値を演算し(ステップS9)、これを今回のトリップ中に計測した応答遅れTDの履歴としてROMまたはフラッシュメモリ53に記憶する(ステップS10)。
The measurement of the response delay T D of the first air-
触媒3の酸素吸蔵能力の推定では、電子制御装置5が、内燃機関2の気筒に供給する混合気の空燃比をリーンからリッチへ、またはリッチからリーンへと強制的に反転操作し(ステップS11)、第一の空燃比センサ11の出力が反転してから第二の空燃比センサ12の出力が反転するまでの経過時間TR、TLを計測して(ステップS12)、経過時間TR、TLを基に触媒3が吸蔵している酸素量を演算する(ステップS13)。第二の空燃比センサ12の出力信号がリッチからリーンへ、またはリーンからリッチへと反転したならば(ステップS14)、その反転時点における酸素吸蔵量を触媒3の最大酸素吸蔵能力の基本値とし、この基本値に応答遅れTDに基づいた補正を加味して触媒3の真の最大酸素吸蔵能力の推算値を得(ステップS15)、その推算値をRAM52に一時記憶する(ステップS16)。しかる後、混合気の空燃比を強制的に再反転させ、最大酸素吸蔵能力の算出処理を繰り返す。最大酸素吸蔵能力の値を複数回推算したら(ステップS17)、アクティブ制御を停止するとともに(ステップS18)、複数回推算した最大酸素吸蔵能力の平均値を演算し(ステップS19)、これを劣化判定値と比較する(ステップS20)。
In estimating the oxygen storage capacity of the
最大酸素吸蔵能力の平均値が劣化判定値以上であるならば、今回のトリップ中に推算した触媒3の酸素吸蔵能力値が劣化判定値以上である、即ち触媒3が正常である旨の判定を下したという情報を履歴としてROMまたはフラッシュメモリ53に記憶する(ステップS21)。逆に、最大酸素吸蔵能力の平均値が劣化判定値を下回っているならば、今回のトリップ中に推算した触媒3の酸素吸蔵能力値が劣化判定値未満である、即ち触媒3が異常である旨の判定を下したという情報を記録する(ステップS22)。加えて、触媒3の劣化異常を運転者の視覚または聴覚に訴えかける態様で報知し(ステップS23)、触媒3の交換を促す。
If the average value of the maximum oxygen storage capacity is equal to or greater than the deterioration determination value, it is determined that the oxygen storage capacity value of the
本実施形態によれば、内燃機関2の排気通路に装着される排気ガス浄化用の触媒3の上流及び下流に設けられた空燃比センサ11、12の出力を参照し、上流側センサ出力が変動してから下流側センサ出力が変動するまでの間の経過時間TR、TLを計測することを通じて、触媒3に吸蔵された酸素量の推算を行うダイアグノーシスを実施する制御方法において、触媒3の上流における実際のガスの空燃比L1の変動が前記上流側センサ出力L3の変動をもたらすまでの応答遅れTDを求め、当該応答遅れTDの多寡に応じた補正を加味した上で、前記触媒3に吸蔵された酸素量を推算することとしたため、上流側の空燃比センサ11の応答性の低下による触媒3の酸素吸蔵能力の推定誤差が小さくなり、常に的確に触媒3の劣化の度合いを診断できるようになる。
According to the present embodiment, the upstream sensor output varies with reference to the outputs of the air-
さらに、前記触媒3に吸蔵された酸素量の推算を行う直前に前記応答遅れTDを求めることとしており、触媒3の酸素吸蔵能力の推定精度をより一層高めることができる。特に、応答遅れTDを計測する目的で混合気の空燃比をリーンからリッチへ、またリッチからリーンへと周期的に反転させる操作を繰り返すことで、触媒3内部の酸素吸蔵状態が整う。これにより、触媒3の酸素吸蔵能力の推定処理の開始時点、つまり上流側の空燃比センサ11の出力反転時点において、触媒3内の酸素が空っぽ、または満杯であることが保証される。従って、アクティブ制御開始前の内燃機関2の運転状態、車両の走行状況に影響されずに、精確に触媒3の酸素吸蔵能力を推定することが可能となる。
Furthermore, a and obtaining the response delay T D immediately before the estimation of the amount of oxygen occluded in the the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限定されるものではない。最大酸素吸蔵能力の補正量(α・ΔA/FR・GF’)または(α・ΔA/FL・GF’)を算定するに際して、応答遅れTDの期間中に、一回の燃料噴射量または単位時間当たりの燃料供給量が変動することはあり得る。その場合、TDの期間中の供給燃料の総重量GF’は、一回の噴射量または単位時間当たりの供給量を時間積分して求めることが好ましい。 In addition, this invention is not limited to embodiment described in full detail above. When calculating the correction amount (α · ΔA / F R · G F ′) or (α · ΔA / F L · G F ′) for the maximum oxygen storage capacity, one fuel is used during the response delay T D. The injection amount or the fuel supply amount per unit time may vary. In this case, it is preferable that the total weight G F ′ of the supplied fuel during the period T D is obtained by time integration of the injection amount per time or the supply amount per unit time.
具体的には、アクティブ制御の開始時点から、全ての気筒の毎回の燃料噴射量及び吸入空気量の履歴を保存しておき、アクティブ制御の開始後に上流側空燃比センサ11の出力信号L3がリッチからリーンまたはリーンからリッチへ変動した時点からセンサ遅れ期間TD分の履歴を遡って参照し、センサ遅れTDの期間中における燃料噴射量及び吸入空気量を時間積分することでTD期間中の供給燃料の総重量GF’及びΔA/FRまたはΔA/FLを求めることができる。
Specifically, the history of the fuel injection amount and the intake air amount for each cylinder is saved from the start of active control, and the output signal L3 of the upstream air-
あるいは、アクティブ制御開始からの期間を複数の区間に分割し、各区間iにおける供給燃料の総重量GF’i及び吸入空気量を知得して、各区間i毎に(α・ΔA/FR・GF’i)または(α・ΔA/FL・GF’i)を演算した上、履歴として保存し、アクティブ制御の開始後に上流側空燃比センサ11の出力信号L3がリッチからリーンまたはリーンからリッチへ変動した時点からセンサ遅れ期間TD分の履歴を遡って参照し、センサ遅れTDの期間中におけるΣ(α・ΔA/FR・GF’i)またはΣ(α・ΔA/FL・GF’i)を演算して最大酸素吸蔵能力の補正量を算定するようにしても構わない。
Alternatively, the period from the start of active control is divided into a plurality of sections, the total weight G F ′ i of the supplied fuel and the intake air amount in each section i are obtained, and (α · ΔA / F for each section i) R · G F ′ i ) or (α · ΔA / F L · G F ′ i ) is calculated and stored as a history, and the output signal L3 of the upstream air-
その他、各部の具体的構成や具体的な処理の手順は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each unit and the specific processing procedure can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両に搭載される内燃機関に付帯する排気ガス浄化用の触媒の劣化診断に適用することができる。 The present invention can be applied to deterioration diagnosis of an exhaust gas purifying catalyst incidental to an internal combustion engine mounted on a vehicle.
1…触媒異常判定装置
11…第一の空燃比センサ
12…第二の空燃比センサ
13、5…判定部(電子制御装置)
2…内燃機関
3…触媒
DESCRIPTION OF
2 ...
Claims (2)
触媒の上流における実際のガスの空燃比の変動が前記上流側センサ出力の変動をもたらすまでの応答遅れを求め、当該応答遅れの多寡に応じた補正を加味した上で、前記触媒に吸蔵された酸素量を推算することを特徴とする内燃機関のダイアグノーシス制御方法。 Referring to the output of the air-fuel ratio sensor provided upstream and downstream of the exhaust gas purification catalyst mounted in the exhaust passage of the internal combustion engine, from the fluctuation of the upstream sensor output to the fluctuation of the downstream sensor output In performing the diagnosis to estimate the amount of oxygen stored in the catalyst by measuring the elapsed time between
The response delay until the fluctuation of the actual gas air-fuel ratio upstream of the catalyst brings about the fluctuation of the upstream sensor output is obtained, and after the correction corresponding to the amount of the response delay is added, the catalyst is occluded. A diagnostic control method for an internal combustion engine, characterized in that an oxygen amount is estimated.
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