JP4453061B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒に吸蔵した窒素酸化物(以下「NOx」と表記する)を還元浄化するために、空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチスパイク制御を行う内燃機関の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、燃費向上等を目的として、空燃比を理論空燃比よりもリーン側に制御するリーンバーンエンジンや筒内噴射エンジンが開発されている。これらのエンジンでは、NOx排出量を低減するために、NOx吸蔵還元型触媒(以下「NOx触媒」と表記する)を採用したものがある。このNOx触媒は、排出ガスの空燃比がリーンのときに排出ガス中のNOxを吸蔵し、空燃比がリッチになったときに吸蔵NOxを還元浄化して放出する特性をもっている。
【0003】
そこで、リーン運転中にNOx触媒のNOx吸蔵量が飽和するのを防止するため、特開2000−34943号公報に示すように、リーン運転時間とリッチ運転時間を所定比率(例えば50:1)に設定して、リーン運転中に所定周期で空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク制御を実施することで、リーン運転中にNOx触媒に吸蔵したNOxを還元浄化する処理を繰り返すようにしたものがある。
【0004】
また、近年の電子制御化されたエンジン制御システムでは、エンジン運転中に各種の異常診断を実施してシステムの故障、劣化等の異常の有無を自己診断して、エンジン制御システムの信頼性を向上させるようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、リッチスパイク制御を周期的に実施するエンジン制御システムでは、エンジン運転中に異常診断を繰り返すうちに、異常診断の実施時期がリッチスパイク制御の実施時期と重なることがある。リッチスパイク制御を実施すると、空燃比が急変し、且つ、その影響でエンジン回転変動も発生するため、このような時期に異常診断を実施すると、異常診断の種類によっては、リッチスパイク制御によって生じた空燃比変化やエンジン回転変動の影響を受けた異常診断パラメータに基づいて異常の有無を診断してしまい、その結果、異常診断精度が低下してエンジン制御システムの信頼性が低下するおそれがある。
【0006】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、リッチスパイク制御の影響を受けた異常診断パラメータに基づいて異常診断することを未然に防止することができて、異常診断精度を向上することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の内燃機関の制御装置は、リッチスパイク制御実施中及び/又はリッチスパイク制御終了後の所定期間は、異常診断禁止手段によって所定の異常診断を禁止又は遅延することを第1の特徴とし、更に、内燃機関の回転変動に基づいて失火の有無を診断することを第2の特徴とするものである。このように、リッチスパイク制御実施中及び/又はリッチスパイク制御終了後の所定期間は、所定の異常診断を禁止又は遅延するようにすれば、リッチスパイク制御の影響を受ける異常診断パラメータ(つまり空燃比変化や回転変動の影響を受けるパラメータ)を用いて異常診断する場合に、リッチスパイク制御実施中やリッチスパイク制御終了直後は、他の異常診断実施条件が成立していても、異常診断を実施しないようにすることができる。これにより、リッチスパイク制御によって一時的に変化した異常診断パラメータに基づいて異常診断してしまうことを未然に防止することができて、異常診断パラメータがリッチスパイク制御の影響を受けないときに精度良く異常診断することができ、異常診断精度を向上することができる。
【0008】
本発明におけるリッチスパイク制御実施中及び/又はリッチスパイク制御終了後の所定期間は、所定の異常診断を禁止又は遅延するという技術事項は、リッチスパイク制御によって生じた空燃比変化やエンジン回転変動の影響を受ける異常診断パラメータに基づいて異常診断するシステムに広く適用でき、例えば、請求項1のように、内燃機関の回転変動に基づいて失火の有無を診断するシステムに適用しても良い。つまり、リッチスパイク制御実施中やその直後の所定期間に、回転変動に基づいた失火診断を禁止又は遅延すれば、リッチスパイク制御によって生じた回転変動による失火診断精度の低下を未然に防止することができる。
【0009】
また、請求項2のように、触媒の下流側に排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出する下流側センサを設け、その下流側センサの出力に基づいて触媒の劣化の有無を診断するシステムに本発明を適用しても良い。或は、請求項3のように、排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出するセンサの異常の有無を診断するシステムに本発明を適用しても良い。排出ガスの空燃比やリッチ/リーンを検出するセンサの出力は、リッチスパイク制御によって生じた空燃比変化の影響を受けて変動する。従って、リッチスパイク制御実施中やその直後の所定期間に、下流側センサ出力に基づいた触媒劣化診断、或は、センサ自体の異常診断を禁止又は遅延すれば、リッチスパイク制御による触媒劣化診断精度の低下やセンサ異常診断精度の低下を未然に防止することができる。
【0010】
また、請求項4のように、燃料系の異常の有無を診断するシステムに本発明を適用しても良い。燃料系は燃料噴射制御(空燃比制御)の制御対象となるシステムであり、燃料系の異常診断に用いるパラメータは、リッチスパイク制御によって生じた空燃比変化の影響を受けて変動する。従って、リッチスパイク制御実施中やその直後の所定期間に、燃料系異常診断を禁止又は遅延すれば、リッチスパイク制御による燃料系異常診断精度の低下を未然に防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をリーンバーンエンジンに適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。
【0012】
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側には、吸気温度を検出する吸気温センサ14が設けられている。この吸気温センサ14の下流側には、スロットルバルブ15とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ16とが設けられている。
【0013】
更に、スロットルバルブ15の下流側には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ17が設けられ、この吸気管圧力センサ17の下流側に、サージタンク18が設けられている。このサージタンク18には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド19が設けられ、各気筒の吸気マニホールド19の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁20が取り付けられている。エンジン11のシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグ21が取り付けられ、各気筒の点火プラグ21には、点火時期毎に点火装置22で発生した高電圧が印加される。
【0014】
一方、エンジン11の排気管23の途中には、排出ガスを浄化するNOx吸蔵還元型触媒(以下「NOx触媒」と表記する)24が設置されている。このNOx触媒24は、排出ガス中の酸素濃度が高いリーン運転中に排出ガス中のNOxを吸蔵し、空燃比がリッチ(又はストイキ)に切り換えられて排出ガス中の酸素濃度が低下したリッチ運転中に、それまでに吸蔵したNOxを還元浄化して放出する。
【0015】
このNOx触媒24の上流側には、排出ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号AFを出力する空燃比センサ(リニアA/Fセンサ)25が設けられ、NOx触媒24の下流側には排出ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかによって出力電圧VOX2が反転する酸素センサ26(下流側センサ)が設けられている。尚、NOx触媒24の下流側に、酸素センサ26に代えて、空燃比センサ(リニアA/Fセンサ)を設けても良い。エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ27や、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ28が取り付けられている。
【0016】
エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)29は、CPU30、ROM31、RAM32、バッテリ(図示せず)でバックアップされたバックアップRAM33、入力ポート34、出力ポート35等からなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。入力ポート34には、前述した各種センサの出力信号が入力される。また、出力ポート35には、燃料噴射弁20、点火装置22等が接続されている。ECU29は、ROM31に記憶された各種のエンジン制御プログラムをCPU30で実行することでエンジン11の運転を制御する。
【0017】
ECU29は、エンジン運転状態に基づいてリーン運転時間とリッチ運転時間を所定比率(例えば50:1)で設定して、リーン運転中に一時的にリッチ運転を実施するリッチスパイク制御を実施する。これにより、NOx触媒24では、リーン運転中に排出ガス中のNOxを吸蔵し、その吸蔵NOxをリッチスパイク制御により還元浄化して放出する処理が繰り返される。
【0018】
また、ECU29は、エンジン運転中に各種の異常診断を実施してシステムの故障、劣化等の異常の有無を自己診断するようにようにしているが、リッチスパイク制御を実施すると、空燃比が急変し、且つ、その影響で回転変動も発生するため、このような時期に異常診断を実施すると、異常診断の種類によっては、リッチスパイク制御によって生じた空燃比変化や回転変動の影響を受けた異常診断パラメータに基づいて異常の有無を診断してしまい、その結果、異常診断精度が低下してエンジン制御システムの信頼性が低下するおそれがある。
【0019】
そこで、ECU29は、リッチスパイク制御実施中及びリッチスパイク制御終了後の所定期間は、リッチスパイク制御の影響を受ける異常診断パラメータ(つまり空燃比変化や回転変動の影響を受ける異常診断パラメータ)を用いる異常診断、例えば、後述する失火診断、触媒劣化診断、センサ異常診断、燃料系異常診断等を禁止して、リッチスパイク制御の影響を受けた異常診断パラメータに基づいて異常診断することを未然に防止する。
以下、ECU29が実行する各ルーチンの具体的な処理内容を説明する。
【0021】
[燃料噴射量設定]
図2の燃料噴射量設定ルーチンは、空燃比のF/B(フィードバック)制御を通じて燃料噴射量TAUを設定するルーチンであり、各気筒の燃料噴射タイミング毎に実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、エンジン運転状態(エンジン回転速度Ne、吸気圧PM、冷却水温Tw等)を読み込み、次のステップ102で、ROM31に予め記憶されている基本噴射量マップを検索して、現在のエンジン回転速度Neと吸気圧PMに応じた基本噴射量Tpを算出する。この後、ステップ103に進み、空燃比F/B条件が成立しているか否かを判定する。ここで、空燃比F/B条件は、冷却水温Twが所定温度以上であること、運転状態が高回転・高負荷領域でないこと、空燃比センサ25が活性状態であること等であり、これらの条件を全て満たしたときに空燃比F/B条件が成立する。
【0022】
上記ステップ103で、空燃比F/B条件が不成立と判定された場合には、ステップ107に進み、空燃比補正係数FAFを「1.0」に設定して、ステップ106に進む。この場合は、空燃比の補正は行われない。
【0023】
一方、上記ステップ103で、空燃比F/B条件成立と判定された場合には、ステップ104に進み、後述する図3の目標空燃比設定ルーチンを実行して目標空燃比AFTGを設定し、次のステップ105で、空燃比センサ25で検出した実空燃比AFと目標空燃比AFTGとの偏差に基づいて空燃比補正係数FAFを算出する。
【0024】
この後、ステップ106に進み、基本噴射量Tp、空燃比補正係数FAF、他の補正係数FALL(冷却水温、エアコン負荷等の各種補正係数)及び補正係数学習ルーチン(図示せず)で学習した学習補正係数KGを用いて、次式により燃料噴射量TAUを算出して、本ルーチンを終了する。
TAU=Tp×FAF×FALL×KG
【0025】
[目標空燃比設定]
次に、図2のステップ104で実行される図3の目標空燃比設定ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンは、リーン運転中に所定周期でリッチスパイク制御が実施されるように(図6参照)、リーン運転時間とリッチ運転時間の時間比を設定すると共に、リーン運転時とリッチ運転時の目標空燃比AFTGをそれぞれ設定するルーチンであり、特許請求の範囲でいうリッチスパイク制御手段に相当する役割を果たす。
【0026】
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ201で、前回のリッチスパイク制御終了後のリーン運転時間をカウントする周期カウンタの値が「0」であるか否か(つまりリッチスパイク制御終了時であるか否か)を判定し、周期カウンタ=0であれば、ステップ202に進み、エンジン回転速度Neと吸気圧PMに基づいてリーン運転時間TLとリッチ運転時間TRを設定する。ここで、リーン運転時間TLとリッチ運転時間TRは、それぞれリーン空燃比での燃料噴射回数、リッチ空燃比での燃料噴射回数に相当するものであって、基本的には、エンジン回転速度Neが高いほど又は吸気圧PMが高いほど、リーン運転時間TLとリッチ運転時間TRが大きな値に設定される。本実施形態では、図4に示すリッチ運転時間TRのマップを検索して、現在のエンジン回転速度Neと吸気圧PMに応じたリッチ運転時間TRを算出し、このリッチ運転時間TRに所定係数αを乗算することでリーン運転時間TLを算出する。
TL=TR×α
【0027】
ここで、係数αは、演算処理の簡略化のために固定値(例えば50)としても良いが、エンジン運転状態(エンジン回転速度Ne、吸気圧PM等)に応じて可変しても良い。このようにしてリーン運転時間TLとリッチ運転時間TRを設定した後、ステップ203に進む。
【0028】
前回までの処理で周期カウンタがインクリメントされている場合(リーン運転中)は、上記ステップ201で、周期カウンタ≠0と判定されて、ステップ202の処理を飛び越して、ステップ203に進む。
【0029】
リーン運転中は、ステップ203で、周期カウンタを「1」だけインクリメントしてリーン運転時間をカウントし、次のステップ204で、周期カウンタの値が上記ステップ202で設定したリーン運転時間TLに相当する値に達したか否かを判定する。もし、周期カウンタの値が設定リーン運転時間TLに達していなければ、ステップ205に進み、図5に示す目標空燃比AFTGのマップを検索して、現在のエンジン回転速度Neと吸気圧PMに応じた目標空燃比AFTGを算出し、本ルーチンを終了する。この場合、目標空燃比AFTGは、リーン制御値(例えば空燃比=20〜23に相当する値)に設定され、リーン運転が継続される。但し、過渡運転時等で、リーン運転の実施条件が不成立となる場合には、目標空燃比AFTGは、ストイキ近傍の値に設定される。
【0030】
その後、周期カウンタの値が設定リーン運転時間TLに達したときに、ステップ204からステップ206に進み、目標空燃比AFTGをリッチ制御値に設定する。この場合、目標空燃比AFTGは、演算処理の簡略化のために固定値としても良いが、エンジン回転速度Neや吸気圧PMをパラメータとするマップを検索して目標空燃比AFTGを設定しても良い。マップ検索を行う場合は、エンジン回転速度Neが高いほど又は吸気圧PMが高いほど、そのリッチ度合いが強くなるように目標空燃比AFTGを設定することが好ましい。
【0031】
目標空燃比AFTGの設定後、ステップ207に進み、リッチスパイク制御フラグXRSを、リッチスパイク制御実行を意味する「1」にセットした後、ステップ208に進み、周期カウンタの値がリーン運転時間TLとリッチ運転時間TRの合計時間「TL+TR」に相当する値に達したか否かを判定し、周期カウンタ<TL+TRの期間中(リッチスパイク制御中)は、そのまま本ルーチンを終了し、その後、周期カウンタ≧TL+TRと判定されたときに(つまりリッチスパイク制御を終了するときに)、ステップ208からステップ209に進み、周期カウンタを「0」にクリアすると共に、リッチスパイク制御フラグXRSを、リッチスパイク制御解除を意味する「0」にリセットして、本ルーチンを終了する。
【0032】
これにより、図6に示すように、周期カウンタ=0〜TLの期間(時刻t1〜t2の期間)は、空燃比をリーン制御するリーン運転を実施して、排出ガス中のNOxをNOx触媒24に吸蔵する。そして、周期カウンタ=TL〜TL+TRの期間(時刻t2〜t3の期間)は、空燃比をリッチに制御するリッチスパイク制御を実施して、排出ガス中のリッチ成分(HC、CO)によりNOx触媒24の吸蔵NOxを還元して放出する。
【0033】
[失火診断]
図7の失火診断ルーチンは、クランク角速度変動量Δωを失火判定値と比較してエンジン11の失火の有無を診断するルーチンであり、特許請求の範囲の請求項2に記載した異常診断手段に相当する役割を果たす。以下、6気筒エンジンの場合について説明する。
【0034】
本ルーチンは、クランク角60℃A毎に割り込み処理により起動される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ301で、クランク軸が120℃A回転するのに要した時間T120(i) を次のようにして算出する。本ルーチンの前回の割り込み時刻から今回の割り込み時刻までの時間を、クランク軸が60℃A回転するのに要した時間T60(i) として算出し、本ルーチンの割り込みタイミングがATDC60℃Aになる毎(つまり120℃A回転する毎)に、T60の過去2回分のデータを積算してT120(i) を算出する。
【0035】
T120(i) の算出後、ステップ302に進み、今回のクランク角速度ω(n) を次式により算出する。
ω(n) =(KDSOMG−ΔθnL)/T120(i)
上式において、KDSOMGは、回転時間を角速度に変換するための変換係数であり、ΔθnLは、気筒間クランク角速度偏差学習ルーチン(図示せず)で学習した学習値である。
【0037】
この後、ステップ303に進み、クランク角速度変動量Δω(n-A-1) を次式により算出する。
Δω(n-A-1) ={ω(n-A-2) −ω(n-A-1) }−{ω(n-1) −ω(n) }
ここで、Aは、失火による回転変動がクランク角速度変動量Δω(n-A-1) に大きく現れるように0〜5の範囲(6気筒エンジンの場合)で設定される。
【0039】
この後、ステップ304に進み、リッチスパイク制御実施中又はリッチスパイク制御終了から所定期間内であるか否かを判定する。ここで、リッチスパイク制御実施中か否かは、リッチスパイク制御フラグXRSが「1」にセットされているか否かによって判定し、リッチスパイク制御終了から所定期間内であるか否かは、リッチスパイク制御フラグXRSが「1」から「0」に切り換わってから所定期間内か否かによって判定すれば良い。
【0040】
本ルーチンは、次のステップ305でクランク角速度変動量Δω(n-A-1) を用いて失火診断するため、リッチスパイク制御中やリッチスパイク制御終了直後に失火診断すると、リッチスパイク制御による一時的な回転変動の影響を受けたクランク角速度変動量Δω(n-A-1) に基づいて失火の有無を診断してしまう。従って、ステップ304で、リッチスパイク制御実施中又はリッチスパイク制御終了から所定期間内と判定された場合は、以降の失火診断処理を行わずにステップ307に進む。これにより、失火診断を禁止し、リッチスパイク制御の影響による失火診断精度の低下を防止する。このステップ304の処理が、特許請求の範囲でいう異常診断禁止手段に相当する役割を果たす。
【0041】
上記ステップ304で、リッチスパイク制御実施中でなく且つリッチスパイク制御終了から所定期間内でもないと判定された場合は、ステップ305の失火診断処理に進み、クランク角速度変動量Δω(n-A-1) が所定の失火判定値REF1よりも大きいか否かを判定する。もし、クランク角速度変動量Δω(n-A-1) が失火判定値REF1よりも大きいと判定されれば、失火が発生していると判断して、ステップ306に進み、失火カウンタCMIS(n-A-1) をインクリメントした後、ステップ307に進む。尚、失火カウンタCMIS(n-A-1) のカウント値が所定値に達した場合、失火による触媒24の損傷等が懸念されるため、ECU29のメモリに失火の情報を記憶すると共に、警告ランプ(図示せず)を点灯又は点滅させて運転者に警告する。
【0042】
一方、クランク角速度変動量Δω(n-A-1) が失火判定値REF1以下と判定された場合は、失火が発生していないと判断して、ステップ306の処理を飛び越してステップ307に進む。
【0043】
このステップ307では、RAM32に記憶されているクランク角速度データω(n-5) 、ω(n-4) 、ω(n-3) 、ω(n-2) 、ω(n-1) を、それぞれω(n-4) 、ω(n-3) 、ω(n-2) 、ω(n-1) 、ω(n) で更新して本ルーチンを終了する。
以上説明した失火診断に関連する技術は、特開平9−166042号公報に詳細に記載されている。
【0045】
[触媒劣化診断]
図8の触媒劣化診断ルーチンは、触媒24下流側の酸素センサ26の出力電圧VOX2の変化幅を積算することで、触媒24内での浄化ガス成分量を反映する診断データΣV(酸素センサ26の出力電圧変動の軌跡長)を求め、この診断データΣVを所定の劣化判定値と比較して触媒24の劣化の有無を診断するルーチンであり、特許請求の範囲の請求項3に記載した異常診断手段に相当する役割を果たす。
【0046】
本ルーチンは、所定時間毎(例えば64ms毎)に実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ401で、触媒温度TCATが劣化診断開始温度(例えば150℃)を越えたか否かを判定し、越えていなければ、以降の触媒劣化診断処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。これは、触媒温度TCATが劣化診断開始温度に達していない状態では、酸素センサ26の温度が低く、そのセンサ出力VOX2が安定しないので、この期間中に触媒劣化診断を禁止することで、触媒劣化診断精度低下を防ぐものである。
【0047】
そして、触媒温度TCATが劣化診断開始温度(例えば150℃)を越えた時点で、ステップ402に進み、リッチスパイク制御実施中又はリッチスパイク制御終了から所定期間内であるか否かを判定する。本ルーチンは、後述するステップ408で、酸素センサ26の出力電圧VOX2を用いて算出した診断データΣVを用いて触媒劣化診断するため、リッチスパイク制御中やリッチスパイク制御終了直後に触媒劣化診断すると、リッチスパイク制御による一時的な空燃比変化(酸素センサ26の出力変動)の影響を受けた診断データΣVに基づいて触媒24の劣化の有無を診断してしまう。従って、ステップ402で、リッチスパイク制御実施中又はリッチスパイク制御終了から所定期間内と判定された場合は、そのまま本ルーチンを終了して、触媒劣化診断を禁止し、リッチスパイク制御の影響による触媒劣化診断精度の低下を防止する。このステップ402の処理が、特許請求の範囲でいう異常診断禁止手段に相当する役割を果たす。
【0048】
一方、ステップ402で、リッチスパイク制御実施中でなく且つリッチスパイク制御終了から所定期間内でもないと判定された場合は、ステップ403に進み、浄化ガス成分量を反映する診断データΣV1 (酸素センサ26の出力電圧変動の軌跡長)を次式により算出する。
ΣV1(n)=ΣV1(n-1)+|VOX2(i) −VOX2(i-1) |
【0049】
ここで、VOX2(i) は今回処理時における酸素センサ26の出力電圧であり、VOX2(i-1) は前回処理時における酸素センサ26の出力電圧である。上式は、所定のサンプリング周期(例えば64ms)で触媒24下流側の酸素センサ26の出力電圧VOX2の変化幅を積算することで、酸素センサ26の出力電圧変動の軌跡長を求め、触媒24内での浄化ガス成分量を評価するものである。
【0050】
更に、このステップ403では、触媒流入ガス成分変動を数値化したデータΣΔA/F・Q1 を次式により算出する。
ΣΔAF・Q1(n)=ΣΔAF・Q1(n-1)+Q×|AFTG−AF|
【0051】
ここで、Qは吸入空気流量であり、排出ガス流量を代用するデータとして用いられている。上式は、所定のサンプリング周期(例えば64ms)で触媒24上流側の空燃比センサ25で検出した空燃比AFの目標空燃比AFTGからの偏差|AFTG−AF|と排出ガス流量(=吸入空気流量Q)とを乗算して、その乗算値を積算することで、触媒流入ガス成分変動のデータΣΔAF・Q1 を求めるものである。
【0052】
この後、ステップ404で、診断データΣV1 とΣΔAF・Q1 の算出開始から所定時間(例えば10秒)経過したか否かを判定し、所定時間内のΣV1 とΣΔAF・Q1 を算出した時点で、ステップ405に進み、前回のΣV1 の積算値ΣVに今回のΣV1 を積算してΣVを更新すると共に、前回のΣΔAF・Q1 の積算値ΣΔAF・Qに今回のΣΔAF・Q1 を積算してΣΔAF・Qを更新した後、ステップ406に進み、ΣV1 及びΣΔAF・Q1 を共にクリアする。
【0053】
この後、ステップ407に進み、触媒温度TCATが所定温度(例えば550℃)を越えたか否かを判定し、越えていなければ、触媒24の劣化を診断することなく、本ルーチンを終了する。そして、触媒温度TCATが所定温度を越えた時点で、ステップ408に進み、それまでに積算した浄化ガス成分量を反映する診断データΣV(触媒24下流側の酸素センサ26の出力電圧変動の軌跡長)が劣化判定値よりも大きいか否かを判定する。この劣化判定値は、ROM31に記憶されているデータテーブルを用いてΣΔAF・Qに応じて設定される。診断データΣVが劣化判定値より大きい場合には、触媒24の劣化と判定し(ステップ409)、ECU29のメモリに触媒劣化の情報を記憶すると共に、警告ランプ(図示せず)を点灯又は点滅させて運転者に警告する。一方、診断データΣVが劣化判定値以下の場合には、正常と判定する(ステップ410)。
【0054】
以上説明した触媒劣化診断に関連する技術は、特開平9−310612号公報に詳細に記載されている。
【0055】
上述した図8の触媒劣化診断ルーチンは、触媒24の劣化に伴ってその下流側の酸素センサ26の出力変動の軌跡長が長くなる(酸素センサ26の出力変動の振幅と周波数が増加する)という特性を利用して触媒劣化診断を実行するものであるが、その他の触媒劣化診断方法として、例えば次の▲1▼〜▲4▼のようなものが挙げられる。
【0056】
▲1▼センサ出力の面積(センサ出力と目標値との差の積算値)を用いる方法
触媒24の劣化により、酸素センサ26の出力の振幅と周波数が増加すると、酸素センサ26の出力の面積(センサ出力と目標値との差の積算値)が増加する特性を利用して、触媒24の劣化の有無を判定する。
【0057】
▲2▼センサ出力のリッチ/リーンの反転回数(周波数、周期)を用いる方法
触媒24が劣化すると、酸素センサ26の出力の周波数(リッチ/リーンの反転回数)が増加し、周期が短くなる特性を利用して、触媒24の劣化の有無を判定する。
【0058】
▲3▼センサ出力の振幅を用いる方法
触媒24が劣化すると、酸素センサ26の出力の振幅が増加する特性を利用して、触媒24の劣化の有無を判定する。
【0059】
▲4▼センサの応答遅れ時間を用いる方法
触媒24が劣化すると、触媒24のストレージ量(排出ガス成分の飽和吸着量)が減少するため、触媒24で浄化されずに通り抜ける排出ガス成分が増加する。この関係で、目標空燃比λTGのリッチ/リーンを反転させてから酸素センサ26の出力のリッチ/リーンが反転するまでの応答遅れ時間は、触媒24が劣化すると短くなる。従って、酸素センサ26の応答遅れ時間が所定の判定値以下であるか否かで、触媒24の劣化の有無を判定することができる。
【0060】
尚、触媒24の下流側に、酸素センサ26に代えて空燃比センサ(リニアA/Fセンサ)を設けたシステムの場合は、触媒24下流側の空燃比センサの出力に基づいて触媒劣化診断を行っても良い。また、NOx触媒24の下流側(又は上流側)に他の触媒を設置したシステムでは、その触媒の下流側のセンサ(空燃比センサ、酸素センサ等)の出力に基づいて該触媒の劣化診断を行うようにしても良い。
【0061】
[センサ異常診断]
図9のセンサ異常診断ルーチンは、減速時等に実施される燃料カットからの復帰後(燃料噴射再開後)の空燃比センサ25の出力の変化率ΔIを求め、その変化率ΔIを異常判定値Ifcと比較して空燃比センサ25の異常の有無を診断するルーチンであり、特許請求の範囲の請求項4に記載した異常診断手段に相当する役割を果たす。
【0062】
本ルーチンは、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ501で、燃料カット復帰(燃料噴射再開)か否かを判定し、燃料カット復帰でなければ、以降のセンサ異常診断処理を行わずに本ルーチンを終了する。
【0063】
その後、燃料カット復帰が行われた時点で、ステップ502に進み、燃料カット復帰時の空燃比センサ25の出力(以下「センサ出力」という)I1 を読み込んで記憶すると共に、タイマを作動させて燃料カット復帰後の経過時間をカウントする。
【0064】
この後、ステップ503に進み、リッチスパイク制御実施中又はリッチスパイク制御終了から所定期間内であるか否かを判定する。本ルーチンは、後述するステップ507で、センサ出力の変化率ΔIを用いてセンサ異常診断するため、リッチスパイク制御中やリッチスパイク制御終了直後にセンサ異常診断すると、リッチスパイク制御による一時的な空燃比変化(空燃比センサ25の出力変動)の影響を受けたセンサ出力の変化率ΔIに基づいて空燃比センサ25の異常の有無を診断してしまう。従って、ステップ503で、リッチスパイク制御実施中又はリッチスパイク制御終了から所定期間内と判定された場合は、そのまま本ルーチンを終了して、センサ異常診断を禁止し、リッチスパイク制御の影響によるセンサ異常診断精度の低下を防止する。このステップ503の処理が、特許請求の範囲でいう異常診断禁止手段に相当する役割を果たす。
【0065】
一方、ステップ503で、リッチスパイク制御実施中でなく且つリッチスパイク制御終了から所定期間内でもないと判定された場合は、ステップ504に進み、センサ出力がI2 まで低下したか否かを判定し、センサ出力がI2 まで低下したときに、ステップ505に進み、燃料カット復帰からセンサ出力がI2 に低下するまでの時間Tを前述したタイマのカウント値から読み取って記憶した後、ステップ506に進んで、センサ出力の変化率ΔIを次式により算出する。
ΔI=(I2 −I1 )/T
【0066】
この後、ステップ507に進み、上式により算出したセンサ出力の変化率ΔIを異常判定値Ifrと比較し、センサ出力の変化率ΔIが異常判定値Ifr以下の場合(絶対値の比較では|ΔI|≧|Ifr|の場合)には、空燃比センサ25の応答性は劣化しておらず、センサ出力は正常であるので、本ルーチンを終了する。しかし、空燃比センサ25の応答性が劣化するに従って、センサ出力の変化率ΔIの絶対値が小さくなることから、センサ出力の変化率ΔIが異常判定値Ifrより大きくなった場合(絶対値の比較では|ΔI|<|Ifr|となった場合)には、空燃比センサ25の異常(劣化)有りと判定される。この場合には、ステップ508に進んで、ECU29のメモリにセンサ異常の情報を記憶すると共に、警告ランプ(図示せず)を点灯又は点滅させて運転者に警告する。
【0067】
以上説明したセンサ異常診断に関連する技術は、特開平8−177575号公報に詳細に記載されている。
尚、異常診断の対象となるセンサは、触媒24上流側の空燃比センサ25に限定されず、触媒24下流側の酸素センサ26等、排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出する他のセンサの異常診断をするようにしても良い。
【0069】
[燃料系異常診断]
図10の燃料系異常診断パラメータ算出ルーチンは、実空燃比AFと目標空燃比AFTGとの差、空燃比補正係数FAF、学習補正係数KGに基づいて異常診断パラメータDGDELAFを求め、これをなまし処理して異常診断パラメータなまし値DGDELAFSMを算出するルーチンであり、図11の燃料系異常診断実行ルーチンは、異常診断パラメータなまし値DGDELAFSMを異常診断基準値と比較して燃料系の異常の有無を診断するルーチンである。これら図10の燃料系異常診断パラメータ算出ルーチン及び図11の燃料系異常診断実行ルーチンルーチンが、特許請求の範囲の請求項5に記載した異常診断手段に相当する役割を果たす。
【0070】
図10の燃料系異常診断パラメータ算出ルーチンは、所定クランク角毎に実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ601で、空燃比フィードバック制御中(図2のステップ103で空燃比フィードバック条件が成立している時)であるか否かを判定し、空燃比フィードバック制御中でない場合は、ステップ604,605に進み、異常診断パラメータDGDELAFと異常診断パラメータなまし値DGDELAFSMを、共に、異常無しを意味する「1.0」に設定して本ルーチンを終了する。
【0071】
一方、空燃比フィードバック制御中の場合には、ステップ602に進み、▲1▼空燃比センサ25で検出した実空燃比AFと目標空燃比AFTGとの差と、▲2▼空燃比補正係数FAFと、▲3▼学習補正係数KGとを合計して異常診断パラメータDGDELAFを求める。
DGDELAF=(AF−AFTG)+FAF+KG
【0072】
この後、ステップ603に進んで、異常診断パラメータDGDELAFを次式によりなまし処理して異常診断パラメータなまし値DGDELAFSMを算出する。
上式は、なまし係数が1/4であるが、1/3、1/6、1/8等であっても良い。
【0074】
図11の燃料系異常診断実行ルーチンは、所定時間毎に実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ701で、燃料系異常診断実行条件が成立した状態が所定時間(例えば20秒)継続したか否かを判定する。ここで、燃料系異常診断実行条件としては、エンジン始動後の経過時間が所定時間(例えば60秒)を越えていること、空燃比フィードバック制御中であること等であり、これらの条件を全て満たしていれば、燃料系異常診断実行条件が成立する。
【0075】
上記ステップ701で、燃料系異常診断実行条件が成立した状態が所定時間(例えば20秒)継続していないと判定された場合には、以降の燃料系異常診断処理を行わずに本ルーチンを終了する。
【0076】
その後、燃料系異常診断実行条件が成立した状態が所定時間(例えば20秒)継続した時点で、ステップ701から702に進み、リッチスパイク制御実施中又はリッチスパイク制御終了から所定期間内であるか否かを判定する。本ルーチンは、後述するステップ703,706で、実空燃比AFを用いて算出した異常診断パラメータなまし値DGDELAFSを用いて燃料系の異常診断を行うため、リッチスパイク制御中やリッチスパイク制御終了直後に燃料系の異常診断を行うと、リッチスパイク制御による一時的な空燃比変化の影響を受けた異常診断パラメータなまし値DGDELAFSに基づいて燃料系の異常の有無を診断してしまう。従って、ステップ702で、リッチスパイク制御実施中又はリッチスパイク制御終了から所定期間内と判定された場合は、そのまま本ルーチンを終了して、燃料系異常診断を禁止し、リッチスパイク制御の影響による燃料系異常診断精度の低下を防止する。このステップ702の処理が、特許請求の範囲でいう異常診断禁止手段に相当する役割を果たす。
【0077】
一方、ステップ702で、リッチスパイク制御実施中でなく且つリッチスパイク制御終了から所定期間内でもないと判定された場合は、ステップ703に進み、異常診断パラメータなまし値DGDELAFSMをリッチ側異常診断基準値tDFAFRと比較し、DGDELAFSM≦tDFAFR(リッチ側の異常)であれば、ステップ704に進み、リッチ側の異常が所定時間(例えば20秒)継続したか否かを判定し、所定時間継続すれば、ステップ705に進み、最終的に燃料供給系のリッチ側の異常と診断して、リッチ側異常診断フラグDGFUELRNGをリッチ側の異常を意味する「1」にセットし、次のステップ709で、警告ランプ(図示せず)を点灯又は点滅させて運転者に警告すると共に、ECU29のメモリにリッチ側の異常の情報を記憶して本プログラムを終了する。
【0078】
上記ステップ704で、リッチ側の異常が所定時間(例えば20秒)継続していない場合には、最終的な診断結果を出さずに本プログラムを終了する。
【0079】
また、上記ステップ703で、DGDELAFSM>tDFAFR(リッチ側正常)と判定された場合には、ステップ706に進み、異常診断パラメータなまし値DGDELAFSMをリーン側異常診断基準値tDFAFLと比較し、DGDELAFSM≧tDFAFL(リーン側の異常)であれば、ステップ707に進み、リーン側の異常が所定時間(例えば20秒)継続したか否かを判定し、所定時間継続すれば、ステップ708に進み、最終的に燃料供給系のリーン側の異常と診断してリーン側異常診断フラグDGFUELLNGをリーン側の異常を意味する「1」にセットし、次のステップ709で、警告ランプを点灯又は点滅させて運転者に警告すると共に、ECU29のメモリにリッチ側の異常の情報を記憶して本プログラムを終了する。
【0080】
上記ステップ706で、リーン側の異常が所定時間(例えば20秒)継続していない場合には、最終的な診断結果を出さずに本プログラムを終了する。
以上説明したセンサ異常診断に関連する技術は、特開平11−82117号公報に詳細に記載されている。
【0082】
以上説明した本実施形態によれば、リッチスパイク制御実施中及びリッチスパイク制御終了から所定期間内は、リッチスパイク制御の影響を受ける失火診断、触媒劣化診断、センサ異常診断及び燃料系異常診断を禁止するようにしたので、リッチスパイク制御による一時的な空燃比変化や回転変動の影響を受けた異常診断パラメータに基づいて異常診断を行ってしまうことを防止することができて、各異常診断の精度を向上することができ、エンジン制御システムの信頼性を向上することができる。
【0083】
尚、上記実施形態では、リッチスパイク制御実施中及びリッチスパイク制御終了から所定期間内は、他の異常診断実行条件が成立しても異常診断が実施されない。この場合、リッチスパイク制御終了から所定期間が経過して異常診断の禁止が解除された後に、他の異常診断実行条件が成立していることを条件に、異常診断を実施するようにしても良いが、リッチスパイク制御実施中及びリッチスパイク制御終了から所定期間内に、他の異常診断実行条件が成立したときは、異常診断の実施を遅延させ、リッチスパイク制御終了から所定期間が経過した後に異常診断を実施するようにしても良い。
【0084】
また、上記実施形態では、失火診断、触媒劣化診断、センサ異常診断及び燃料系異常診断を全て実施するシステムに本発明を適用したが、これらの異常診断のうちの1つ又は複数の異常診断を実施するシステムに本発明を適用しても良く、また、異常診断方法を適宜変更しても良い。更に、リッチスパイク制御による一時的な空燃比変化や回転変動の影響を受ける他の異常診断を実施するシステムに本発明を適用しても良い。また、本発明は、異常診断を禁止(又は遅延)する期間をリッチスパイク制御中のみに限定しても良い。
【0085】
その他、本発明は、リーンバーンエンジン以外に、直噴エンジン等、リッチスパイク制御によって吸蔵NOxを還元浄化する必要がある触媒を備えたエンジンに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図2】燃料噴射量設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図3】目標空燃比設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図4】リッチ運転時間TRの算出マップを概念的に示す図
【図5】目標空燃比AFTGの算出マップを概念的に示す図
【図6】空燃比と周期カウンタの挙動を示すタイムチャート
【図7】失火診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図8】触媒劣化診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図9】センサ異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図10】燃料系異常診断パラメータ算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図11】燃料系異常診断実行ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
11…エンジン(内燃機関)、20…燃料噴射弁、23…排気管、24…NOx触媒、25…空燃比センサ、26…酸素センサ(下流側センサ)、29…ECU(リッチスパイク制御手段,異常診断手段,異常診断禁止手段)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that performs rich spike control that temporarily controls the air-fuel ratio to the rich side in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in the catalyst (hereinafter referred to as “NOx”). It is.
[0002]
[Prior art]
In recent years, lean burn engines and in-cylinder injection engines that control the air-fuel ratio to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio have been developed for the purpose of improving fuel efficiency. Some of these engines employ a NOx occlusion reduction type catalyst (hereinafter referred to as “NOx catalyst”) in order to reduce NOx emission. This NOx catalyst has a characteristic of storing NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and reducing and purifying the stored NOx when the air-fuel ratio becomes rich.
[0003]
Therefore, in order to prevent the NOx occlusion amount of the NOx catalyst from being saturated during the lean operation, as shown in JP 2000-34943 A, the lean operation time and the rich operation time are set to a predetermined ratio (for example, 50: 1). Set and repeat the process of reducing and purifying NOx stored in the NOx catalyst during lean operation by performing rich spike control that temporarily enriches the air-fuel ratio in a predetermined cycle during lean operation There is.
[0004]
In recent years, electronically controlled engine control systems improve the reliability of the engine control system by performing various types of abnormality diagnosis while the engine is running to self-diagnose the presence of abnormalities such as system failure and deterioration. I try to let them.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in an engine control system that periodically performs rich spike control, the abnormality diagnosis execution timing may overlap with the rich spike control execution timing while the abnormality diagnosis is repeated during engine operation. When rich spike control is performed, the air-fuel ratio changes suddenly, and engine rotation fluctuations also occur due to the sudden change. Therefore, when abnormality diagnosis is performed at such a time, depending on the type of abnormality diagnosis, it occurred due to rich spike control. The presence / absence of abnormality is diagnosed based on the abnormality diagnosis parameter affected by the air-fuel ratio change and engine rotation fluctuation. As a result, there is a possibility that the abnormality diagnosis accuracy is lowered and the reliability of the engine control system is lowered.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to prevent the abnormality diagnosis based on the abnormality diagnosis parameter affected by the rich spike control. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of improving the accuracy of abnormality diagnosis.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the control apparatus for an internal combustion engine according to
[0008]
The present invention Technical matter that prohibits or delays a predetermined abnormality diagnosis during the execution of rich spike control and / or for a predetermined period after the end of rich spike control Is widely applicable to a system for diagnosing an abnormality based on an abnormality diagnosis parameter that is affected by an air-fuel ratio change caused by rich spike control or an engine rotation fluctuation. 1 As described above, the present invention may be applied to a system for diagnosing the presence or absence of misfire based on the rotational fluctuation of the internal combustion engine. In other words, if the misfire diagnosis based on rotation fluctuation is prohibited or delayed during execution of rich spike control or during a predetermined period immediately after that, rotation fluctuation caused by rich spike control will occur. In Accordingly, it is possible to prevent the deterioration of misfire diagnosis accuracy.
[0009]
[0010]
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a lean burn engine will be described with reference to the drawings.
[0012]
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG. An
[0013]
Further, an intake
[0014]
On the other hand, a NOx occlusion reduction catalyst (hereinafter referred to as “NOx catalyst”) 24 for purifying exhaust gas is installed in the middle of the
[0015]
An air-fuel ratio sensor (linear A / F sensor) 25 that outputs a linear air-fuel ratio signal AF corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas is provided upstream of the
[0016]
The engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 29 is mainly composed of a microcomputer comprising a
[0017]
The ECU 29 sets the lean operation time and the rich operation time at a predetermined ratio (for example, 50: 1) based on the engine operation state, and performs rich spike control for temporarily performing the rich operation during the lean operation. Thereby, in the
[0018]
The ECU 29 performs various abnormality diagnoses while the engine is running to self-diagnose whether there is an abnormality such as a failure or deterioration of the system. However, if rich spike control is performed, the air-fuel ratio changes suddenly. In addition, because of this, rotation fluctuations also occur. Therefore, if abnormality diagnosis is performed at such time, depending on the type of abnormality diagnosis, abnormalities affected by air-fuel ratio changes or rotation fluctuations caused by rich spike control The presence / absence of an abnormality is diagnosed based on the diagnosis parameter, and as a result, the abnormality diagnosis accuracy may be reduced and the reliability of the engine control system may be reduced.
[0019]
Therefore, the ECU 29 uses the abnormality diagnosis parameter that is affected by the rich spike control (that is, the abnormality diagnosis parameter that is affected by the change in the air-fuel ratio or the rotational fluctuation) during the rich spike control and for a predetermined period after the end of the rich spike control. Diagnosis, for example, misfire diagnosis, catalyst deterioration diagnosis, sensor abnormality diagnosis, fuel system abnormality diagnosis, etc., which will be described later, is prohibited, and abnormality diagnosis based on abnormality diagnosis parameters affected by rich spike control is prevented in advance. .
Hereinafter, specific processing contents of each routine executed by the ECU 29 will be described.
[0021]
[Fuel injection amount setting]
The fuel injection amount setting routine of FIG. 2 is a routine for setting the fuel injection amount TAU through air-fuel ratio F / B (feedback) control, and is executed at each fuel injection timing of each cylinder. When this routine is started, first, in
[0022]
If it is determined in
[0023]
On the other hand, if it is determined in
[0024]
Thereafter, the routine proceeds to step 106, where the basic injection amount Tp, the air-fuel ratio correction coefficient FAF, other correction coefficients FALL (various correction coefficients such as cooling water temperature and air conditioner load) and learning learned by a correction coefficient learning routine (not shown) are learned. Using the correction coefficient KG, the fuel injection amount TAU is calculated by the following equation, and this routine is terminated.
TAU = Tp × FAF × FALL × KG
[0025]
[Target air-fuel ratio setting]
Next, the processing contents of the target air-fuel ratio setting routine of FIG. 3 executed in
[0026]
When this routine is started, first, at
TL = TR × α
[0027]
Here, the coefficient α may be a fixed value (for example, 50) in order to simplify the arithmetic processing, but may be varied according to the engine operating state (engine rotational speed Ne, intake pressure PM, etc.). After setting the lean operation time TL and the rich operation time TR in this way, the process proceeds to step 203.
[0028]
If the period counter has been incremented in the process up to the previous time (during lean operation), it is determined in
[0029]
During the lean operation, in
[0030]
Thereafter, when the value of the cycle counter reaches the set lean operation time TL, the routine proceeds from
[0031]
After setting the target air-fuel ratio AFTG, the routine proceeds to step 207, where the rich spike control flag XRS is set to “1” meaning execution of rich spike control, and then proceeds to step 208, where the value of the cycle counter is set to the lean operation time TL. It is determined whether or not the value corresponding to the total time “TL + TR” of the rich operation time TR has been reached. During the period counter <TL + TR (during rich spike control), this routine is terminated as it is, and then the period counter When it is determined that ≧ TL + TR (that is, when rich spike control is terminated), the process proceeds from
[0032]
As a result, as shown in FIG. 6, during the period of cycle counter = 0 to TL (period of time t1 to t2), the lean operation for lean control of the air-fuel ratio is performed to convert NOx in the exhaust gas to the
[0033]
[Misfire diagnosis]
The misfire diagnosis routine of FIG. 7 is a routine for diagnosing the presence or absence of misfire of the
[0034]
This routine is started by interruption processing every crank angle 60 ° C. When this routine is started, first, at
[0035]
After calculating T120 (i), the routine proceeds to step 302, where the current crank angular velocity ω (n) is calculated by the following equation.
ω (n) = (KDSOMG−ΔθnL) / T120 (i)
In the above equation, KDSOMG is a conversion coefficient for converting the rotation time into an angular velocity, and ΔθnL is a learned value learned by an inter-cylinder crank angular velocity deviation learning routine (not shown).
[0037]
Thereafter, the routine proceeds to step 303, where the crank angular speed fluctuation amount Δω (nA-1) is calculated by the following equation.
Δω (nA-1) = {ω (nA-2) −ω (nA-1)} − {ω (n−1) −ω (n)}
Here, A is set in the range of 0 to 5 (in the case of a 6-cylinder engine) so that the rotational fluctuation due to misfire appears largely in the crank angular speed fluctuation amount Δω (nA-1).
[0039]
Thereafter, the process proceeds to step 304, and it is determined whether or not the rich spike control is being performed or within a predetermined period from the end of the rich spike control. Here, whether or not the rich spike control is being performed is determined by whether or not the rich spike control flag XRS is set to “1”, and whether or not the rich spike control is within a predetermined period from the end of the rich spike control is determined. The determination may be made based on whether or not the control flag XRS is within a predetermined period after switching from “1” to “0”.
[0040]
Since this routine makes a misfire diagnosis using the crank angular speed fluctuation amount Δω (nA-1) in the
[0041]
If it is determined in
[0042]
On the other hand, if it is determined that the crank angular speed fluctuation amount Δω (nA−1) is equal to or less than the misfire determination value REF1, it is determined that no misfire has occurred, and the process of
[0043]
In this
The technique related to the misfire diagnosis described above is described in detail in Japanese Patent Laid-Open No. 9-166042.
[0045]
[Catalyst deterioration diagnosis]
The catalyst deterioration diagnosis routine of FIG. 8 integrates the change width of the output voltage VOX2 of the
[0046]
This routine is executed every predetermined time (for example, every 64 ms). When this routine is started, first, at
[0047]
Then, when the catalyst temperature TCAT exceeds the deterioration diagnosis start temperature (for example, 150 ° C.), the routine proceeds to step 402, where it is determined whether or not the rich spike control is being performed or within the predetermined period from the end of the rich spike control. In this routine, in
[0048]
On the other hand, if it is determined in
ΣV1 (n) = ΣV1 (n-1) + | VOX2 (i) −VOX2 (i-1) |
[0049]
Here, VOX2 (i) is the output voltage of the
[0050]
Further, in this
ΣΔAF · Q1 (n) = ΣΔAF · Q1 (n-1) + Q × | AFTG-AF |
[0051]
Here, Q is an intake air flow rate, and is used as data substituting the exhaust gas flow rate. The above equation is expressed by the deviation | AFTG-AF | from the target air-fuel ratio AFTG of the air-fuel ratio AF detected by the air-
[0052]
Thereafter, in
[0053]
Thereafter, the routine proceeds to step 407, where it is determined whether or not the catalyst temperature TCAT has exceeded a predetermined temperature (for example, 550 ° C.). If not, the routine is terminated without diagnosing the deterioration of the
[0054]
The technology related to the catalyst deterioration diagnosis described above is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-310612.
[0055]
In the catalyst deterioration diagnosis routine of FIG. 8 described above, the locus length of the output fluctuation of the
[0056]
(1) Method using area of sensor output (integrated value of difference between sensor output and target value)
When the amplitude and frequency of the output of the
[0057]
(2) Method of using sensor output rich / lean reversal count (frequency, period)
When the
[0058]
(3) Method using amplitude of sensor output
When the
[0059]
(4) Method using sensor response delay time
When the
[0060]
In the case of a system in which an air-fuel ratio sensor (linear A / F sensor) is provided downstream of the
[0061]
[Sensor abnormality diagnosis]
The sensor abnormality diagnosis routine of FIG. 9 obtains the change rate ΔI of the output of the air-
[0062]
This routine is executed every predetermined time or every predetermined crank angle. When this routine is started, first, at
[0063]
Thereafter, when the fuel cut return is performed, the routine proceeds to step 502 where the output (hereinafter referred to as “sensor output”) I1 of the air-
[0064]
Thereafter, the process proceeds to step 503, and it is determined whether or not the rich spike control is being performed or within a predetermined period from the end of the rich spike control. In this routine, since sensor abnormality diagnosis is performed using the sensor output change rate ΔI in
[0065]
On the other hand, if it is determined in
ΔI = (I2 -I1) / T
[0066]
Thereafter, the process proceeds to step 507, where the change rate ΔI of the sensor output calculated by the above equation is compared with the abnormality determination value Ifr. If the change rate ΔI of the sensor output is equal to or less than the abnormality determination value Ifr (| ΔI in the absolute value comparison) In the case of | ≧ | Ifr |), the response of the air-
[0067]
The technology related to the sensor abnormality diagnosis described above is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-177575.
The sensor to be subjected to abnormality diagnosis is not limited to the air-
[0069]
[Fuel system abnormality diagnosis]
The fuel system abnormality diagnosis parameter calculation routine of FIG. 10 obtains the abnormality diagnosis parameter DGDELAF based on the difference between the actual air-fuel ratio AF and the target air-fuel ratio AFTG, the air-fuel ratio correction coefficient FAF, and the learning correction coefficient KG, and smoothes this 11 is a routine for calculating the abnormality diagnosis parameter smoothed value DGDELAFSM. The fuel system abnormality diagnosis execution routine of FIG. 11 compares the abnormality diagnosis parameter smoothed value DGDELAFSM with the abnormality diagnosis reference value to determine whether there is an abnormality in the fuel system. A routine to diagnose. The fuel system abnormality diagnosis parameter calculation routine of FIG. 10 and the fuel system abnormality diagnosis execution routine of FIG. 11 play a role corresponding to the abnormality diagnosis means described in claim 5 of the claims.
[0070]
The fuel system abnormality diagnosis parameter calculation routine of FIG. 10 is executed at every predetermined crank angle. When this routine is started, first, at
[0071]
On the other hand, when the air-fuel ratio feedback control is being performed, the routine proceeds to step 602, where (1) the difference between the actual air-fuel ratio AF detected by the air-
DGDELAF = (AF−AFTG) + FAF + KG
[0072]
Thereafter, the process proceeds to step 603, where the abnormality diagnosis parameter DGDELAF is subjected to a smoothing process according to the following equation to calculate an abnormality diagnosis parameter smoothed value DGDELAFSM.
In the above equation, the smoothing coefficient is 1/4, but may be 1/3, 1/6, 1/8, or the like.
[0074]
The fuel system abnormality diagnosis execution routine of FIG. 11 is executed every predetermined time. When this routine is started, first, in
[0075]
If it is determined in
[0076]
Thereafter, when the fuel system abnormality diagnosis execution condition is satisfied for a predetermined time (for example, 20 seconds), the process proceeds from
[0077]
On the other hand, if it is determined in
[0078]
If the rich-side abnormality does not continue for a predetermined time (for example, 20 seconds) in
[0079]
If it is determined in
[0080]
In
The technology related to the sensor abnormality diagnosis described above is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-82117.
[0082]
According to this embodiment described above, misfire diagnosis, catalyst deterioration diagnosis, sensor abnormality diagnosis, and fuel system abnormality diagnosis that are affected by rich spike control are prohibited during rich spike control execution and within a predetermined period from the end of rich spike control. Therefore, it is possible to prevent abnormality diagnosis based on abnormality diagnosis parameters affected by temporary air-fuel ratio change and rotation fluctuation by rich spike control, and the accuracy of each abnormality diagnosis And the reliability of the engine control system can be improved.
[0083]
In the above-described embodiment, abnormality diagnosis is not performed even if other abnormality diagnosis execution conditions are satisfied during execution of rich spike control and within a predetermined period from the end of rich spike control. In this case, the abnormality diagnosis may be performed on the condition that another abnormality diagnosis execution condition is satisfied after the prohibition of the abnormality diagnosis is canceled after a lapse of a predetermined period from the end of the rich spike control. However, when other abnormality diagnosis execution conditions are satisfied during execution of rich spike control and within a predetermined period from the end of rich spike control, the execution of abnormality diagnosis is delayed, and an abnormality occurs after the predetermined period has elapsed from the end of rich spike control. Diagnosis may be performed.
[0084]
In the above embodiment, the present invention is applied to a system that performs all of misfire diagnosis, catalyst deterioration diagnosis, sensor abnormality diagnosis, and fuel system abnormality diagnosis. However, one or more abnormality diagnosis among these abnormality diagnosis is performed. The present invention may be applied to a system to be implemented, and the abnormality diagnosis method may be appropriately changed. Furthermore, the present invention may be applied to a system that performs another abnormality diagnosis that is affected by a temporary air-fuel ratio change or rotation fluctuation by rich spike control. Further, the present invention may limit the period during which abnormality diagnosis is prohibited (or delayed) only during rich spike control.
[0085]
In addition to the lean burn engine, the present invention can be applied to an engine equipped with a catalyst that needs to reduce and purify stored NOx by rich spike control, such as a direct injection engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire engine control system showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing of a fuel injection amount setting routine.
FIG. 3 is a flowchart showing a process flow of a target air-fuel ratio setting routine.
FIG. 4 is a diagram conceptually showing a calculation map of rich operation time TR.
FIG. 5 is a diagram conceptually showing a calculation map of a target air-fuel ratio AFTG.
FIG. 6 is a time chart showing air-fuel ratio and cycle counter behavior.
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of processing of a misfire diagnosis routine.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing of a catalyst deterioration diagnosis routine.
FIG. 9 is a flowchart showing a process flow of a sensor abnormality diagnosis routine.
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing of a fuel system abnormality diagnosis parameter calculation routine.
FIG. 11 is a flowchart showing a flow of processing of a fuel system abnormality diagnosis execution routine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
機関制御システムの異常の有無を診断する異常診断手段と、
前記リッチスパイク制御実施中及び/又は前記リッチスパイク制御終了後の所定期間に前記異常診断手段による所定の異常診断を禁止又は遅延する異常診断禁止手段と
を備え、
前記異常診断手段は、内燃機関の回転変動に基づいて失火の有無を診断することを特徴とする内燃機関の制御装置。Rich spike control means for performing rich spike control for temporarily controlling the air-fuel ratio to the rich side during lean operation of the internal combustion engine in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in the catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine; ,
An abnormality diagnosis means for diagnosing the presence or absence of an abnormality in the engine control system;
An abnormality diagnosis prohibiting unit that prohibits or delays a predetermined abnormality diagnosis by the abnormality diagnosis unit during the rich spike control and / or during a predetermined period after the rich spike control ends , and
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the abnormality diagnosis means diagnoses the presence or absence of misfire based on a rotational fluctuation of the internal combustion engine.
機関制御システムの異常の有無を診断する異常診断手段と、
前記リッチスパイク制御実施中及び/又は前記リッチスパイク制御終了後の所定期間に前記異常診断手段による所定の異常診断を禁止又は遅延する異常診断禁止手段と、
前記触媒の下流側で排出ガスの空燃比又はリッチ/リーンを検出する下流側センサと
を備え、
前記異常診断手段は、前記下流側センサの出力に基づいて前記触媒の劣化の有無を診断することを特徴とする内燃機関の制御装置。 Rich spike control means for performing rich spike control for temporarily controlling the air-fuel ratio to the rich side during lean operation of the internal combustion engine in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in the catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine; ,
An abnormality diagnosis means for diagnosing the presence or absence of an abnormality in the engine control system;
An abnormality diagnosis prohibiting means for prohibiting or delaying a predetermined abnormality diagnosis by the abnormality diagnosis means during the rich spike control and / or during a predetermined period after the rich spike control ends;
A downstream sensor for detecting the air-fuel ratio or rich / lean of the exhaust gas downstream of the catalyst ;
With
The abnormality diagnosis means, the control device of the internal combustion engine you wherein diagnosing the presence or absence of deterioration of the catalyst based on the output of the downstream sensor.
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