JP5640967B2 - Cylinder air-fuel ratio variation abnormality detection device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置に係り、特に、気筒別の空燃比を推定する機能を有するものに関する。 The present invention relates to an inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device for an internal combustion engine, and more particularly to a device having a function of estimating an air-fuel ratio for each cylinder.
一般に、触媒を利用した排気浄化システムを備える内燃機関では、排気中有害成分の触媒による浄化を高効率で行うため、内燃機関で燃焼される混合気における空気と燃料との混合割合、すなわち空燃比のコントロールが事実上必須となっている。こうした空燃比の制御を行うため、内燃機関の排気通路に空燃比センサを設け、これによって検出された空燃比を所定の目標空燃比に一致させるように、全気筒の空燃比を共通の補正量で補正するフィードバック制御を実施している。 In general, in an internal combustion engine equipped with an exhaust gas purification system using a catalyst, a mixture ratio of air and fuel in an air-fuel mixture combusted in the internal combustion engine, that is, an air-fuel ratio, in order to perform purification of harmful components in exhaust gas with a catalyst with high efficiency. This control is indispensable. In order to perform such air-fuel ratio control, an air-fuel ratio sensor is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the air-fuel ratio of all cylinders is set to a common correction amount so that the air-fuel ratio detected thereby matches the predetermined target air-fuel ratio. The feedback control that corrects with is carried out.
一方、全気筒に対し同一の制御量を用いて空燃比フィードバック制御を行うため、この空燃比フィードバック制御を実行したとしても、燃焼室内の実際の空燃比が気筒間で不均等(インバランス)になることがある。このときインバランスの程度が小さければ、空燃比フィードバック制御で吸収可能であり、また触媒でも排気中有害成分を浄化処理可能なので、排気エミッションに実質的に影響を与えず、顕著な問題とはならない。 On the other hand, since air-fuel ratio feedback control is performed using the same control amount for all cylinders, even if this air-fuel ratio feedback control is executed, the actual air-fuel ratio in the combustion chamber is uneven (imbalanced) among the cylinders. May be. At this time, if the degree of imbalance is small, it can be absorbed by air-fuel ratio feedback control, and even the catalyst can purify harmful components in the exhaust, so it does not substantially affect the exhaust emission and does not become a significant problem. .
しかし、例えば一部の気筒の燃料噴射系が故障するなどして、気筒間の空燃比が大きくインバランスになると、排気エミッションを悪化させてしまい、問題となりうる。このような排気エミッションを悪化させる程の大きな空燃比インバランスは異常として検出するのが望ましい。特に自動車用内燃機関の場合、排気エミッションの悪化した車両の走行を未然に防止するため、気筒間空燃比インバランスを車載状態(オンボード)で検出することが要請されており、最近ではこれを法規制化する動きもある。 However, for example, if the fuel injection system of some cylinders fails and the air-fuel ratio between the cylinders becomes imbalanced greatly, exhaust emission may be deteriorated, which may be a problem. It is desirable to detect such an air-fuel ratio imbalance large enough to deteriorate the exhaust emission as an abnormality. In particular, in the case of an internal combustion engine for automobiles, in order to prevent the traveling of a vehicle having deteriorated exhaust emission, it is required to detect the air-fuel ratio imbalance between cylinders in an on-board state (in-board). There is also a movement to regulate the law.
例えば特許文献1に記載の装置では、排気通路における集合部に設置された空燃比センサの出力を用いて、気筒別の空燃比を推定している。この特許文献1の装置では、共通の空燃比センサの出力を用いて、クランク角に基づく気筒別の重み付け演算を実行し、所定の補正を加えることで、気筒別の空燃比を推定している。
For example, in the apparatus described in
しかし、特許文献1の装置では、クランク角に基づいてサンプリングを行うので、回転変動によってサンプリングのタイミングがずれると、各気筒の空燃比を精度よく推定できなくなるおそれがある。
However, since the apparatus of
特許文献2に記載の装置は、空燃比を推定するものではないが、クランク角に基づいたタイミングで筒内圧を検出する場合における回転変動の影響を抑制するため、時間同期の検出を併用している。特許文献2では更に、十分に小さいサンプリング周期で得られた複数のサンプリングデータに基づいて、所望のクランク角度における検出値を補間計算してもよい旨を開示している。
The device described in
しかしながら、空燃比の補間計算を実行する場合には、空燃比のピークの近傍におけるサンプリングデータに基づいてこれを行うと、補間の精度が悪化するおそれがある。この精度の悪化は、補間計算を線形補間によって行う場合に特に顕著になるものと考えられる。 However, when executing the air-fuel ratio interpolation calculation, if this is performed based on the sampling data in the vicinity of the air-fuel ratio peak, the accuracy of the interpolation may deteriorate. This deterioration in accuracy is considered to be particularly noticeable when the interpolation calculation is performed by linear interpolation.
本発明は従来技術の有する1又は2以上の課題を解決することを目的とし、特に、排気通路における集合部または当該集合部よりも下流側に設置された空燃比センサの出力を用いて、気筒別の空燃比を推定する場合において、推定精度の悪化を抑制することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to solve one or more problems of the prior art, and in particular, a cylinder using an output portion of a collection portion in an exhaust passage or an air-fuel ratio sensor installed downstream of the collection portion. An object is to suppress deterioration in estimation accuracy when another air-fuel ratio is estimated.
本発明の一の態様は、
多気筒内燃機関の排気通路における集合部または当該集合部よりも下流側に設置された空燃比センサの検出値に基づいて、前記内燃機関の所定クランク角ごとに空燃比のサンプリングを実行するサンプリング手段と、
前記サンプリング間の時間を測定する時間測定手段と、
前記サンプリング間の時間が変動した場合に、当該変動がないとした場合の空燃比を推定する補間手段と、を備え、前記サンプリングされた空燃比に基づいて、気筒間空燃比ばらつき異常を検出する気筒間空燃比ばらつき異常検出装置であって、
前記空燃比の出力波形の頂点を含むサンプリング間隔では、前記補間手段の実行を禁止する禁止手段を更に備えたことを特徴とする気筒間空燃比ばらつき異常検出装置である。
One aspect of the present invention is:
Sampling means for performing sampling of the air-fuel ratio at every predetermined crank angle of the internal combustion engine based on a collective part in the exhaust passage of the multi-cylinder internal combustion engine or a detection value of an air-fuel ratio sensor installed downstream of the collective part When,
Time measuring means for measuring the time between the samplings;
Interpolating means for estimating an air-fuel ratio when there is no change when the time between samplings varies, and detecting an abnormality in air-fuel ratio variation between cylinders based on the sampled air-fuel ratio An inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detection device,
The inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device further comprises prohibiting means for prohibiting execution of the interpolation means at a sampling interval including a peak of the output waveform of the air-fuel ratio.
本発明では、多気筒内燃機関の排気通路における集合部または当該集合部よりも下流側に設置された空燃比センサの検出値に基づいて、サンプリング手段が、前記内燃機関の所定クランク角ごとに空燃比のサンプリングを実行する。時間測定手段は、前記サンプリング間の時間を測定する。補間手段は、前記サンプリング間の時間が変動した場合に、当該変動がないとした場合の空燃比を推定する。そして禁止手段は、前記空燃比の出力波形の頂点を含むサンプリング間隔では、前記補間手段の実行を禁止する。 In the present invention, the sampling means is emptied for each predetermined crank angle of the internal combustion engine based on the collection portion in the exhaust passage of the multi-cylinder internal combustion engine or the detection value of the air-fuel ratio sensor installed downstream of the collection portion. Perform sampling of the fuel ratio. The time measuring means measures the time between the samplings. The interpolating means estimates the air-fuel ratio when there is no fluctuation when the time between samplings fluctuates. The prohibiting means prohibits the interpolation means from executing at a sampling interval including the apex of the output waveform of the air-fuel ratio.
このように本発明では、サンプリング間の時間が変動した場合に、補間手段が、当該変動がないとした場合の空燃比を推定する一方、前記空燃比の出力波形の頂点を含むサンプリング間隔では、禁止手段が前記補間手段の実行を禁止するので、空燃比のピークの近傍におけるサンプリングデータに基づいた補間演算に起因する精度の悪化を抑制することができる。 Thus, in the present invention, when the time between samplings varies, the interpolation means estimates the air-fuel ratio when there is no such variation, while at the sampling interval including the apex of the output waveform of the air-fuel ratio, Since the prohibiting unit prohibits the execution of the interpolating unit, it is possible to suppress deterioration in accuracy due to the interpolation calculation based on the sampling data in the vicinity of the peak of the air-fuel ratio.
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関(エンジン)10の概略図である。図示されるように、エンジン10は、シリンダブロック12を含むエンジン10内に形成された燃焼室14で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室14内でピストンを往復移動させることにより動力を発生する。エンジン10は、1サイクル4ストロークエンジンである。エンジン10は自動車用の多気筒内燃機関であり、より具体的には直列4気筒の火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンである。ここではエンジン10は車両に搭載されている。ただし本発明が適用可能な内燃機関はこのようなものに限られず、2気筒以上を有する多気筒内燃機関であれば気筒数及び形式は特に限定されない。
FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine (engine) 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the
図示しないが、エンジン10のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁とが気筒ごとに配設されている。各吸気弁および各排気弁は、カムシャフトによって開閉させられる。シリンダヘッドの頂部には、燃焼室14内の混合気または燃料に点火するための点火プラグ16が気筒ごとに取り付けられている。
Although not shown, the cylinder head of the
各気筒の吸気ポートは、気筒毎の枝管18を介して、吸気集合室であるサージタンク20に接続されている。サージタンク20の上流側には、吸気管22が接続されており、吸気管22の上流端にはエアクリーナ24が設けられている。そして吸気管22には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ26と、電子制御式のスロットルバルブ28とが組み込まれている。吸気ポート、枝管18、サージタンク20および吸気管22により吸気通路30が実質的に形成される。
The intake port of each cylinder is connected to a
吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)32が気筒ごとに配設される。インジェクタ32から噴射された燃料は、吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁の開弁時に燃焼室14に吸入され、ピストンで圧縮され、点火プラグ16で点火燃焼させられる。
A fuel injection valve (injector) 32 that injects fuel into the intake passage, particularly into the intake port, is provided for each cylinder. The fuel injected from the
一方、各気筒の排気ポートは排気マニホールド34に接続される。排気マニホールド34は、その上流部をなす気筒毎の枝管34aと、その下流部をなす排気集合部34bとからなる。排気集合部34bは、複数の枝管34aからの排気の合流点である。排気集合部34bの下流側には排気管36が接続されている。排気ポート、排気マニホールド34および排気管36により排気通路38が形成される。排気管36には、三元触媒を含む触媒コンバータ40が取り付けられている。この触媒コンバータ40が排気浄化装置をなしている。なお、触媒コンバータ40は、流入する排気の空燃比(排気空燃比)A/Fが理論空燃比(ストイキ、例えばA/F=14.6)近傍のときに排気中の有害成分であるNOx、HCおよびCOを同時に浄化するように機能する。
On the other hand, the exhaust port of each cylinder is connected to the
触媒コンバータ40の上流側および下流側に、それぞれ排気空燃比を検出するための触媒前センサ42および触媒後センサ44が設置されている。これら触媒前センサ42および触媒後センサ44は、触媒コンバータ40の直前および直後の位置の排気通路に設置され、排気中の酸素濃度に基づく信号を出力する。なお、触媒後センサ44は設けられなくてもよい。
A
上述の点火プラグ16、スロットルバルブ28およびインジェクタ32を含む各種のアクチュエータは、電子制御ユニット(ECU)50に電気的に接続されている。ECU50は、エンジン10における各種制御手段(制御装置)および各種検出手段(検出部)としての各機能を実質的に担うように構成されている。ECU50は、何れも図示されないCPU、ROMおよびRAMを含む記憶装置、並びに入出力ポート等を含むものである。またECU50には、図示されるように、前述のエアフローメータ26、触媒前センサ42、触媒後センサ44のほか、内燃機関10のクランク角を検出するためのクランク角センサ52、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ54、及びエンジン冷却水温を検出するための水温センサ56を含む各種のセンサが、図示されないA/D変換器等を介して電気的に接続されている。ECU50は、各種センサによる出力および/または検出値に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ16、スロットルバルブ28、インジェクタ32を含む各種アクチュエータを制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。
Various actuators including the
エンジン10には、後で詳述するように気筒間空燃比ばらつき異常検出装置が実装されていて、ECU50は、サンプリング手段、時間測定手段、補間手段及び禁止手段の各機能を実質的に担う。
As will be described in detail later, the
スロットルバルブ28にはスロットル開度センサ(図示せず)が設けられ、スロットル開度センサからの出力信号が、ECU50に送られる。ECU50は、通常、アクセル開度に応じて定まる開度に、スロットルバルブ28の開度(スロットル開度)をフィードバック制御する。
The
ECU50は、エアフローメータ26からの出力信号に基づき、単位時間当たりの吸入空気の量すなわち吸入空気量を検出する。そしてECU50は、検出したアクセル開度、スロットル開度および吸入空気量のうちの少なくとも一つに基づき、エンジン10の負荷を検出する。
The
ECU50は、クランク角センサ52からのクランクパルス信号に基づき、クランク角を検出する。そして、ECU50は、通常、吸入空気量およびエンジン回転速度つまりエンジン運転状態に基づいて、予め記憶装置に記憶されているプログラム、マップ又は関数を含むデータを用いて、燃料噴射量(または燃料噴射時間)を設定する。そして、その燃料噴射量に基づいて、インジェクタ32からの燃料の噴射が制御される。
The
図2に示すように、触媒前センサ42は、所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能である。触媒前センサ42は、検出した排気空燃比に比例した大きさの電圧信号を出力する。他方、触媒後センサ44は所謂O2センサからなり、ストイキを境に出力値が急変する特性を持つ。概して排気空燃比がストイキよりリーンのとき、触媒後センサの出力電圧Vrはストイキ相当値Vrefrより低くなり、排気空燃比がストイキよりリッチのとき、触媒後センサの出力電圧Vrはストイキ相当値Vrefrより高くなる。
As shown in FIG. 2, the
触媒コンバータ40は三元触媒を備えており、上述したように、そこに流入する排気ガスの空燃比A/Fがストイキ近傍のときに排気中の有害成分であるNOx、HCおよびCOを同時に浄化する機能を有する。エンジン10の通常運転時、触媒コンバータ40に流入する排気の空燃比をストイキ近傍に制御するための空燃比フィードバック制御(ストイキ制御)がECU50により実行される。この空燃比フィードバック制御は、触媒前センサ42及び触媒後センサ44によって検出された排気空燃比が所定の目標空燃比に一致するように混合気の空燃比(具体的には燃料噴射量)を制御することによって行われる。この空燃比フィードバック制御は、全気筒に対し同一の制御量を用いて行われる。目標空燃比はストイキであるが、他の値としてもよい。
The
さて、例えば全気筒のうちの一部の気筒(特に1気筒)において、インジェクタ32の故障等が発生し、気筒間に空燃比のばらつき(インバランス:imbalance)が発生することがある。例えばインジェクタ32の開固着又は閉弁不良により、#1気筒の燃料噴射量が他の#2,#3,#4気筒の燃料噴射量よりも多くなり、#1気筒の空燃比が他の#2,#3,#4気筒の空燃比よりも大きくリッチ側にずれる場合である。また逆に、インジェクタ32の閉固着又は開弁不良により、#1気筒の燃料噴射量が他の#2,#3,#4気筒の燃料噴射量よりも少なくなり、#1気筒の空燃比が他の#2,#3,#4気筒の空燃比よりも大きくリーン側にずれる場合もありうる。
For example, in some cylinders (especially one cylinder) of all cylinders, a failure of the
このときでも、このときインバランスの程度が小さければ、空燃比フィードバック制御で吸収可能であり、また触媒でも排気中有害成分を浄化処理可能なので、排気エミッションに影響を与えず、特に問題とならない。しかし、インバランスの程度が大きくなると、排気エミッションを悪化させてしまい、問題となる。したがって、このような吸気系または燃料供給系の動作の不健全さ(例えば、インジェクタ32の開固着や閉固着及びこれらの兆候)を、通常の運転動作を維持しながら、気筒間空燃比ばらつき異常として検出できることが好ましい。そこで本実施形態では、気筒間の空燃比ばらつき異常を検出する処理が実装されている。
Even at this time, if the degree of imbalance is small at this time, it can be absorbed by the air-fuel ratio feedback control, and harmful components in the exhaust can be purified by the catalyst, so that exhaust emissions are not affected and there is no particular problem. However, when the degree of imbalance becomes large, exhaust emission is deteriorated, which becomes a problem. Therefore, such an unhealthy operation of the intake system or the fuel supply system (for example, open and closed sticking of the
図3には、気筒間空燃比ばらつき異常が生じている場合の空燃比の変化を示す。縦軸が空燃比(A/F)であり、上に向かうほどリーンとなる。横軸は実時間である。サンプリングはクランク角90°毎に、等クランク角間隔で行われるが、回転変動が生じると、実時間ではサンプリング間隔が実時間で不均等になる。その結果、検出A/F値pkを、回転変動がないとした場合の時点におけるA/F値であるとすると、真のA/F値p0から乖離してしまい、その結果、各気筒の空燃比を精度よく推定できなくなるおそれがある。なお、図3の例での点火順序は#1,#3,#4,#2気筒の順である。 FIG. 3 shows the change in the air-fuel ratio when the variation in air-fuel ratio between cylinders occurs. The vertical axis represents the air-fuel ratio (A / F), and the leaner the air goes upward. The horizontal axis is real time. Sampling is performed at equal crank angle intervals every 90 ° of crank angle. However, when rotation fluctuations occur, the sampling intervals become non-uniform in real time. As a result, the detection A / F value p k, When a A / F value at the time when you that there is no rotation fluctuation, will deviate from the true A / F value p 0, so that each cylinder There is a risk that the air-fuel ratio of the engine cannot be accurately estimated. Note that the ignition order in the example of FIG. 3 is the order of # 1, # 3, # 4, and # 2 cylinders.
以下、気筒間空燃比ばらつき異常を検出する制御につき、図4のフローチャートに従って説明する。 Hereinafter, control for detecting an abnormality in the air-fuel ratio variation between cylinders will be described with reference to the flowchart of FIG.
まずステップS101では、異常検出を行うのに適した所定の検出条件が成立しているか否かが判断される。この検出条件は、次の条件(1)から(5)までが全て成立したときに成立する。
(1)エンジンの暖機が終了している。例えば水温センサ23で検出された水温が所定値以上であるとき暖機終了とされる。
(2)触媒前センサ17が活性化している。
(3)エンジンが定常運転中である。
(4)ストイキ制御中である。
(5)エンジンが検出領域内で運転している。
First, in step S101, it is determined whether or not a predetermined detection condition suitable for performing abnormality detection is satisfied. This detection condition is satisfied when the following conditions (1) to (5) are all satisfied.
(1) The engine has been warmed up. For example, the warm-up is terminated when the water temperature detected by the water temperature sensor 23 is equal to or higher than a predetermined value.
(2) The pre-catalyst sensor 17 is activated.
(3) The engine is in steady operation.
(4) The stoichiometric control is in progress.
(5) The engine is operating in the detection region.
前提条件が成立していない場合にはルーチンが終了される。前提条件が成立している場合には、ステップS102において、触媒前センサ17(空燃比センサ)の出力pが取得すなわちサンプリングされる。このサンプリングは、クランク角センサ52に設けられた所定の基準マークに対応するサンプル点を始めとして、連続する3サンプル点につき終了するまで(S103)繰返し実行され、各サンプリングの間にはクランク角90°の待機が行われる(S104)。 If the precondition is not satisfied, the routine is terminated. If the precondition is satisfied, in step S102, the output p of the pre-catalyst sensor 17 (air-fuel ratio sensor) is acquired, that is, sampled. This sampling is repeatedly executed from the sample point corresponding to the predetermined reference mark provided in the crank angle sensor 52 until it is finished for three consecutive sample points (S103). A stand-by is performed (S104).
連続する3サンプル点についてのサンプリングが終了すると、サンプル点間の時間tk-1,tkが算出され(S105)ECU50に記憶される。そして、算出されたサンプル点間の時間tk-1,tkの差分の絶対値が、予め定められた閾値aより大であるかが判断され(S106)、否定の場合には回転変動が生じていないとして処理がリターンされる。
When the sampling for three consecutive sample points is completed, the times t k−1 and t k between the sample points are calculated (S105) and stored in the
ステップS106で肯定、すなわち算出されたサンプル点間の時間tk-1,tkの差分の絶対値が、予め定められた閾値aより大である場合は、回転変動が生じていると考えられる。この場合には、次に、その回転変動が1サイクル中の特定のクランク角領域のみで局所的に生じているものであるかが判断される。具体的には、まず前回のサンプリング時点から更にクランク角90°の回転が行われたことを条件に(S107)、再び触媒前センサ17(空燃比センサ)の出力pが取得すなわちサンプリングされ、その際のサンプル点間の時間tk+1が算出される(S108)。そして、前回値との差が±閾値b以内であるかが、次の式(1)によって判断される(S110)。否定の場合には処理がリターンされる。 If the determination in step S106 is affirmative, that is, if the absolute value of the difference between the calculated times t k-1 and t k is greater than a predetermined threshold value a, it is considered that rotational fluctuation has occurred. . In this case, it is next determined whether the rotational fluctuation is locally generated only in a specific crank angle region in one cycle. Specifically, the output p of the pre-catalyst sensor 17 (air-fuel ratio sensor) is acquired or sampled again under the condition that the crank angle is further rotated by 90 ° from the previous sampling time (S107). A time t k + 1 between the sample points is calculated (S108). Then, whether or not the difference from the previous value is within ± threshold value b is determined by the following equation (1) (S110). If not, the process is returned.
肯定、すなわちサンプル点間の時間の前回値との差が±閾値b以内である場合には、回転変動が局所的であった(すなわち、回転変動が当該サイクル内で完結し、クランク角の回転速度が回復している)と考えられる。この場合には、次に、pk-1とpk+1との間に、A/F波形の頂点があるかが判断される(S111)。この判断は具体的には、(i)「pk−pk-1」が正、かつ「pk+1−pk」が負(=リーン側のピークあり)、あるいは(ii)「pk−pk-1」が負、かつ「pk+1−pk」が正(=リッチ側のピークあり)、のいずれかが成立しているかによって行われる。 If affirmative, i.e. the difference between the previous values of the time between sample points is within ± threshold b, the rotational fluctuation was local (i.e. the rotational fluctuation was completed within the cycle and the crank angle rotation The speed is recovering). In this case, it is next determined whether or not the apex of the A / F waveform is between p k−1 and p k + 1 (S111). Specifically, this determination is made by: (i) “p k −p k−1 ” is positive and “p k + 1 −p k ” is negative (= there is a peak on the lean side) or (ii) “p This is performed depending on whether “ k− p k−1 ” is negative and “p k + 1 −p k ” is positive (= the peak on the rich side).
ステップS111で否定、すなわちpk-1とpk+1との間にA/F波形の頂点がなかった場合には、次に、回転変動がないとした場合のA/F値pkbarが、線形補間によって推定される(S112)。この推定演算は次の式(2)によって行われる。 If NO in step S111, that is, if there is no apex of the A / F waveform between p k-1 and p k + 1 , then the A / F value p kbar when there is no rotation fluctuation is obtained. Is estimated by linear interpolation (S112). This estimation calculation is performed by the following equation (2).
ここでpk-1,pk+1は、それぞれサンプリング間隔tk-1およびtk+1の経過時においてサンプリングされたA/F値である。そして、算出されたA/F値pkbarが、回転変動がバイトした場合のA/F値pkに代入され(S113)、処理がリターンされる。 Here, p k-1 and p k + 1 are A / F values sampled at the elapse of sampling intervals t k-1 and t k + 1 , respectively. Then, the calculated A / F value p kbar is substituted for the A / F value p k when the rotational fluctuation has occurred (S113), and the process is returned.
他方、ステップS111で肯定、すなわちpk-1とpk+1との間にA/F波形の頂点があった場合には、ステップS112及びS113がスキップされ、処理がリターンされる。この場合には、先に測定されたA/F値pkがそのまま保持される。 On the other hand, if the determination in step S111 is affirmative, that is, if there is an apex of the A / F waveform between p k-1 and p k + 1 , steps S112 and S113 are skipped and the process is returned. In this case, the previously measured A / F value p k is held as it is.
このようにして取得あるいは算出されたA/F値pk-2,pk-1,pk,pk+1は、それぞれ気筒間空燃比ばらつき検出に利用されることになる。すなわち、取得あるいは算出されたA/F値pk-2,pk-1,pk,pk+1を用いて、クランク角に基づく気筒別の重み付け演算が実行され、所定の補正が加えられて気筒別の空燃比が推定され、予め定められた閾値と比較されて、空燃比ばらつき異常の有無が気筒別に判断される。 The A / F values p k−2 , p k−1 , p k , and p k + 1 obtained or calculated in this way are used for detecting the air-fuel ratio variation between cylinders. That is, using the acquired or calculated A / F values p k-2 , p k-1 , p k , p k + 1 , weighting calculation for each cylinder based on the crank angle is executed, and a predetermined correction is applied. Then, the air-fuel ratio for each cylinder is estimated and compared with a predetermined threshold value, and whether or not there is an abnormality in the air-fuel ratio variation is determined for each cylinder.
以上のとおり、本実施形態では、多気筒内燃機関の排気通路における集合部または当該集合部よりも下流側に設置された触媒前センサ17(空燃比センサ)の検出値に基づいて、内燃機関の所定クランク角ごとに空燃比のサンプリングを実行する(S102,S104,S107,S108)。そして、サンプリング間の時間tk-1,tk,tk+1が変動した場合に、当該変動がないとした場合の空燃比を補間演算により推定(S112)する一方、空燃比の出力波形の頂点を含むサンプリング間隔では(S111)、補間演算の実行を禁止する。 As described above, in the present embodiment, based on the detection value of the pre-catalyst sensor 17 (air-fuel ratio sensor) installed in the exhaust passage of the multi-cylinder internal combustion engine or downstream of the collective portion. Air-fuel ratio sampling is executed for each predetermined crank angle (S102, S104, S107, S108). When the time t k−1 , t k , t k + 1 between samplings fluctuates, the air-fuel ratio when there is no such fluctuation is estimated by interpolation (S112), while the output waveform of the air-fuel ratio In the sampling interval including the vertices (S111), execution of the interpolation calculation is prohibited.
例えば、図5に示されるように、仮に空燃比の出力波形の頂点を含むサンプリング間隔tk〜tk+1で、線形補間による補間演算を実行すると、この補間演算の結果として算出される推定A/F値pkbarは、真のA/F値p0から大きく乖離してしまう。これに対し、一般に空燃比の出力波形の頂点を含むサンプリング間隔では、頂点の近傍で波形の傾き(ないし検出値の微分値の絶対値)が小さくなることに起因して、多くの場合において検出A/F値pkと真のA/F値p0との乖離は比較的小さくなるものと考えられる。したがって、このような場合には補間演算を禁止して検出A/F値pkをそのまま採用するほうが、推定精度が高くなるものと考えることができる。 For example, as shown in FIG. 5, if an interpolation operation by linear interpolation is executed at a sampling interval t k to t k + 1 that includes the apex of the output waveform of the air-fuel ratio, an estimation calculated as a result of this interpolation operation The A / F value p kbar greatly deviates from the true A / F value p 0 . On the other hand, in general, at sampling intervals including the apex of the output waveform of the air-fuel ratio, detection is often performed due to the fact that the slope of the waveform (or the absolute value of the differential value of the detected value) decreases near the apex. The difference between the A / F value p k and the true A / F value p 0 is considered to be relatively small. Therefore, in such a case, it can be considered that the estimation accuracy is higher when the interpolation calculation is prohibited and the detected A / F value pk is employed as it is.
このように本実施形態では、サンプリング間の時間が変動した場合に、当該変動がないとした場合の空燃比を補間演算により推定する一方、空燃比の出力波形の頂点を含むかを判断し、頂点を含むサンプリング間隔では補間演算の実行を禁止するので、空燃比のピークの近傍におけるサンプリングデータに基づいた補間演算に起因する精度の悪化を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, when the time between samplings varies, the air-fuel ratio in the case where there is no such variation is estimated by interpolation calculation, while determining whether the apex of the output waveform of the air-fuel ratio is included, Since the execution of the interpolation calculation is prohibited at the sampling interval including the apex, it is possible to suppress deterioration in accuracy due to the interpolation calculation based on the sampling data in the vicinity of the peak of the air-fuel ratio.
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は他の実施形態を許容する。例えば、上記実施形態では、サンプリング間の時間が変動した場合に、空燃比の出力波形の頂点を含むサンプリング間隔では、補間演算の実行を禁止して、検出A/F値pkをそのまま採用したが、このような構成に代えて、空燃比の出力波形の頂点を含むサンプリング間隔では、線形補間すなわち一次関数を用いた補間による補間演算の実行を禁止する一方で、二次関数による補間演算を実行して、回転変動がないとした場合のA/F値pkbarを推定してもよい。この場合には、推定演算は次の式(3)によって行うことができる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention accepts other embodiment. For example, in the above embodiment, when the time between samplings fluctuates, execution of the interpolation calculation is prohibited and the detected A / F value pk is employed as it is at the sampling interval including the apex of the output waveform of the air-fuel ratio. However, instead of such a configuration, at the sampling interval including the apex of the output waveform of the air-fuel ratio, the interpolation operation by the linear interpolation, that is, the interpolation using the linear function is prohibited, while the interpolation operation by the quadratic function is performed. This may be executed to estimate the A / F value p kbar when there is no rotational fluctuation. In this case, the estimation calculation can be performed by the following equation (3).
ここでa,b,cは定数であり、サンプリング間隔tk-1,tk,tk+1の経過時においてサンプリングされた検出A/F値pk-1,pk,pk+1を式(3)に代入し連立方程式を解くことで求めることができる。 Here, a, b and c are constants, and the detected A / F values p k−1 , p k and p k + 1 sampled when the sampling intervals t k−1 , t k and t k + 1 have elapsed. Can be obtained by substituting into equation (3) and solving the simultaneous equations.
A/F値のサンプリングでは複数サイクルの平均値を採用してもよい。また、本発明は、種々の形式の2つ以上の気筒を有する多気筒エンジンに適用することができ、ポート噴射形式のエンジンだけでなく、筒内噴射形式のエンジン、ガスを燃料として用いるエンジンなどにも適用され得る。本発明は複数の気筒からの排気が共通の空燃比センサによって測定されるエンジンに好適に適用でき、例えば2つのバンクからの排気がバンクごとに設けられた集合部に導入されるV型エンジンにも好適に適用できる。 In the sampling of the A / F value, an average value of a plurality of cycles may be adopted. Further, the present invention can be applied to a multi-cylinder engine having two or more cylinders of various types, such as a port injection type engine, an in-cylinder injection type engine, an engine using gas as fuel, and the like. It can also be applied to. The present invention can be suitably applied to an engine in which exhaust from a plurality of cylinders is measured by a common air-fuel ratio sensor. For example, the present invention is applied to a V-type engine in which exhaust from two banks is introduced into a collecting portion provided for each bank. Can also be suitably applied.
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
10 内燃機関(エンジン)
32 インジェクタ
40 触媒コンバータ
42 触媒前センサ
44 触媒後センサ
52 クランク角センサ
54 アクセル開度センサ
10 Internal combustion engine
32
Claims (1)
前記サンプリング間の時間を測定する時間測定手段と、
前記サンプリング間の時間が変動した場合に、当該変動がないとした場合の空燃比を推定する補間手段と、を備え、前記サンプリングされた空燃比に基づいて、気筒間空燃比ばらつき異常を検出する気筒間空燃比ばらつき異常検出装置であって、
前記空燃比の出力波形の頂点を含むサンプリング間隔では、前記補間手段の実行を禁止する禁止手段を更に備えたことを特徴とする気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。 Sampling means for performing sampling of the air-fuel ratio at every predetermined crank angle of the internal combustion engine based on a collective part in the exhaust passage of the multi-cylinder internal combustion engine or a detection value of an air-fuel ratio sensor installed downstream of the collective part When,
Time measuring means for measuring the time between the samplings;
Interpolating means for estimating an air-fuel ratio when there is no change when the time between samplings varies, and detecting an abnormality in air-fuel ratio variation between cylinders based on the sampled air-fuel ratio An inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detection device,
An inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device further comprising prohibiting means for prohibiting execution of the interpolating means at a sampling interval including an apex of the output waveform of the air-fuel ratio.
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