JP2001207833A - Diagnostic system for engine exhaust emission control device - Google Patents
Diagnostic system for engine exhaust emission control deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、空燃比センサあるい
は酸素濃度センサ（以降は代表して空燃比センサとす
る）や触媒コンバータを使用するエンジン排気ガス浄化
装置の診断装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diagnostic apparatus for an engine exhaust gas purifying apparatus using an air-fuel ratio sensor or an oxygen concentration sensor (hereinafter, referred to as an air-fuel ratio sensor) or a catalytic converter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エンジンの排気を浄化する装置は、主
に、触媒コンバ−タと空燃比フィ−ドバック制御装置と
からなる。触媒コンバータは、排気中に含まれるＨＣ、
ＮＯｘ、ＣＯを除去するため排気管部に設置するもので
ある。また、空燃比フィードバック制御装置は、触媒コ
ンバ−タの機能を充分に発揮させるには空燃比を一定に
保つ必要があるので、触媒コンバータの上流に酸素セン
サを設置して空燃比の燃料供給量を制御するためのもの
である。2. Description of the Related Art A device for purifying exhaust gas of an engine mainly comprises a catalytic converter and an air-fuel ratio feedback control device. The catalytic converter includes HC contained in the exhaust gas,
It is installed in the exhaust pipe to remove NOx and CO. In addition, the air-fuel ratio feedback control device needs to keep the air-fuel ratio constant in order to fully exhibit the function of the catalyst converter. Therefore, an oxygen sensor is installed upstream of the catalyst converter to supply the fuel at the air-fuel ratio. Is to control the
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のような
通常の三元触媒システムでは、触媒コンバータの上流に
設けられる酸素センサに性能劣化を生ずると、空燃比が
理論空年比を中心としたある狭い範囲からはずれるの
で、有害成分の転換効率が落ちる。また、触媒コンバー
タそのものが性能劣化を生ずると空燃比が正確に管理さ
れたとしても有害成分の転換効率が落ちてしまうという
問題があった。In a conventional three-way catalyst system such as the above-mentioned prior art, if the performance of the oxygen sensor provided upstream of the catalytic converter is deteriorated, the air-fuel ratio is centered on the stoichiometric ratio. Since it deviates from a certain narrow range, the conversion efficiency of harmful components decreases. Further, when the performance of the catalytic converter itself deteriorates, there is a problem that the conversion efficiency of harmful components is reduced even if the air-fuel ratio is accurately controlled.
【０００４】この問題を解決するためには、触媒の劣化
状態を判定することが必要である。しかしながら、これ
らの性能劣化を運転中に診断して迅速な対応を可能にす
る診断装置は、まだ確立されていなかった。In order to solve this problem, it is necessary to determine the state of deterioration of the catalyst. However, a diagnostic device that diagnoses these performance deteriorations during operation and enables quick response has not been established yet.
【０００５】なお、このような触媒劣化判定のための技
術としては、例えば、特開平２−３０９１号に記載され
ている「内燃機関の触媒劣化判定装置」がある。これ
は、触媒の前と後に酸素センサ（注：この場合の酸素セ
ンサは二値センサである）を設け、前側の酸素センサの
出力値が反転してから、後側のセンサの出力値が反転す
るまでの時間差を測定している。そして、該時間差の大
きさに基づいて触媒の劣化状態を判定するものである。
具体的には、時間差が小さければ、触媒が劣化状態であ
ると判断するものである。As a technique for determining such catalyst deterioration, for example, there is a "catalyst deterioration determining apparatus for an internal combustion engine" described in JP-A-2-3091. This is because an oxygen sensor is provided before and after the catalyst (Note: In this case, the oxygen sensor is a binary sensor), the output value of the front oxygen sensor is inverted, and then the output value of the rear sensor is inverted. It measures the time lag until you do it. Then, the deterioration state of the catalyst is determined based on the magnitude of the time difference.
Specifically, if the time difference is small, it is determined that the catalyst is in a deteriorated state.
【０００６】本発明は、このような従来の課題を解決し
ようとしてなされたもので、空燃比センサ，酸素センサ
や触媒コンバータに性能劣化を生じたかを運転中に診断
することのできるエンジン排気ガス浄化装置の診断装置
および診断方法を提供するところを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and it is an object of the present invention to provide an engine exhaust gas purifying apparatus capable of diagnosing, during operation, whether performance of an air-fuel ratio sensor, an oxygen sensor or a catalytic converter has deteriorated. It is an object to provide a diagnostic device and a diagnostic method for a device.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その一態様としては、エン
ジン排気ガス中の空燃比を検出し、排気ガス中の空燃比
を所定値に保つように燃料噴射量を調整する空燃比制御
装置を有するエンジンを対象とした、排気ガスを触媒に
より浄化するエンジン排気ガス浄化装置の診断装置であ
って、上記触媒の排気ガス上流側における空燃比を検出
する前空燃比センサと、上記触媒の排気ガス下流側にお
ける空燃比を検出する後空燃比センサと、上記前空燃比
センサと上記後空燃比センサとの出力信号から、上記空
燃比制御装置の空燃比制御周波数帯よりも低周波数帯の
信号を減衰させる特徴波形抽出手段と、上記特徴波形抽
出手段を通過した上記信号の相関関数を算出する相関関
数算出手段と、上記相関関数の値に基づいて上記触媒の
劣化状態を判定する触媒状態判定手段とを有することを
特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装置が提供
される。Means for Solving the Problems The present invention has been made to achieve the above object, and in one aspect thereof, an air-fuel ratio in an engine exhaust gas is detected and the air-fuel ratio in the exhaust gas is set to a predetermined value. A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas with a catalyst, which is intended for an engine having an air-fuel ratio control device that adjusts a fuel injection amount so as to keep the fuel injection amount at a value, wherein an air level upstream of an exhaust gas of the catalyst is reduced. A front air-fuel ratio sensor for detecting a fuel ratio, a rear air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio on the downstream side of the exhaust gas of the catalyst, and the air-fuel ratio control based on output signals of the front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio sensor. A characteristic waveform extracting means for attenuating a signal in a frequency band lower than the air-fuel ratio control frequency band of the device; a correlation function calculating means for calculating a correlation function of the signal passing through the characteristic waveform extracting means; Diagnostic apparatus for an engine exhaust gas purifying apparatus; and a catalyst state judging means for judging the deterioration state of the catalyst is provided based on the value of the correlation function.
【０００８】本発明の他の態様としては、エンジン排気
ガス中の空燃比を検出し、排気ガス中の空燃比を所定値
に保つように燃料噴射量を調整する空燃比制御装置を有
するエンジンを対象とした、排気ガスを触媒により浄化
するエンジン排気ガス浄化装置の診断装置であって、上
記触媒の排気ガス上流側における空燃比を検出する前空
燃比センサと、上記触媒の排気ガス下流側における空燃
比を検出する後空燃比センサと、上記前空燃比センサの
出力信号の自己相関関数φxxを計算し出力する自己相関
関数算出手段と、上記前空燃比センサの出力信号と上記
後空燃比センサの出力信号との相互相関関数φxyを計算
し出力する相互相関関数算出手段と、上記相互相関関数
φxyのある値と、上記自己相関関数φxxのある値と、の
比を逐次劣化指標Φiとして出力する劣化指標算出手段
と、上記逐次劣化指標Φiと予め設定された基準値とを
比較することにより、上記触媒の劣化状態を判定する触
媒状態判定手段とを有することを特徴とするエンジン排
気ガス浄化装置の診断装置が提供される。According to another aspect of the present invention, there is provided an engine having an air-fuel ratio control device which detects an air-fuel ratio in engine exhaust gas and adjusts a fuel injection amount so as to maintain the air-fuel ratio in the exhaust gas at a predetermined value. A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas with a catalyst, comprising: a front air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio on an exhaust gas upstream side of the catalyst; A rear air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio; an auto-correlation function calculating means for calculating and outputting an auto-correlation function φ xx of an output signal of the front air-fuel ratio sensor; an output signal of the front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio A cross-correlation function calculating means for calculating and outputting a cross-correlation function φ xy with the output signal of the sensor; and sequentially deteriorating the ratio between a certain value of the cross-correlation function φ xy and a certain value of the auto-correlation function φ xx index Φ i A deterioration index calculating means for and outputs, by comparing the preset reference values with the sequential deterioration index [Phi i, and having a catalyst state judging means for judging the deterioration state of the catalyst A diagnostic device for an engine exhaust gas purification device is provided.
【０００９】この場合、上記劣化指標算出手段は、所定
の期間毎に、当該期間内の上記相互相関関数φxyの最大
値（φxy）maxと、当該期間内の自己相関関数φxxの最
大値（φxx）maxとの比を上記逐次劣化指標Φiとして出
力するものであってもよい。In this case, the deterioration index calculating means, for each predetermined period, sets the maximum value (φ xy ) max of the cross-correlation function φ xy within the period and the maximum value of the auto-correlation function φ xx within the period. The ratio with the value (φ xx ) max may be output as the above-mentioned sequential deterioration index Φ i .
【００１０】また、上記劣化指標算出手段は、過去所定
回数分の上記逐次劣化指標の平均値を算出して、これを
最終劣化指標として出力する機能を有し、上記触媒状態
判定手段は、上記逐次劣化指標Φiに代わって、該最終
劣化指標と、予め設定された基準値とを比較することに
より上記触媒の劣化状態を判定するものであってもよ
い。Further, the deterioration index calculating means has a function of calculating an average value of the sequential deterioration indexes for a predetermined number of times in the past and outputting the average value as a final deterioration index. Instead of the sequential deterioration index Φ i , the deterioration state of the catalyst may be determined by comparing the final deterioration index with a preset reference value.
【００１１】また、エンジンの回転数および／または上
記触媒の温度を検出する運転状態検出手段を有し、上記
劣化指標算出手段は、上記運転状態検出手段の検出結果
を係数として、上記最終劣化指標を算出するものであっ
てもよい。Further, there is provided operating condition detecting means for detecting the engine speed and / or the temperature of the catalyst. The deterioration index calculating means uses the detection result of the operating condition detecting means as a coefficient to calculate the final deterioration index. May be calculated.
【００１２】さらには、上記前空燃比センサと上記後空
燃比センサとの出力信号から、上記空燃比制御装置の空
燃比制御周波数帯よりも低周波数帯の信号を減衰させる
特徴波形抽出手段を有し、上記自己相関関数算出手段
と、上記相互相関関数手段とは、上記特徴波形抽出手段
を通過した後の信号をもとにして、自己相関関数φxx、
相互相関関数φxyを算出することが好ましい。なお、上
記特徴波形抽出手段は、ハイパスフィルタ、帯域通過フ
ィルタであってもよい。Further, there is provided a characteristic waveform extracting means for attenuating a signal in a frequency band lower than an air-fuel ratio control frequency band of the air-fuel ratio control device from output signals of the front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio sensor. The autocorrelation function calculation means and the cross-correlation function means, based on the signal after passing through the characteristic waveform extraction means, autocorrelation function φ xx ,
It is preferable to calculate the cross-correlation function φxy . Note that the characteristic waveform extracting means may be a high-pass filter or a band-pass filter.
【００１３】また、エンジンのクランク角度を検知する
クランク角度検知手段を有し、上記前空燃比センサは、
上記クランク角度検知手段の検知したクランク角度に対
応してデ−タのサンプリングを実行することが好まし
い。[0013] The engine further includes crank angle detecting means for detecting a crank angle of the engine.
It is preferable to execute data sampling corresponding to the crank angle detected by the crank angle detecting means.
【００１４】本発明の他の態様としては、エンジン排気
ガス中の空燃比を検出し、排気ガス中の空燃比を所定値
に保つように燃料噴射量を調整する空燃比制御装置を有
するエンジンを対象とした、排気ガスを触媒により浄化
するエンジン排気ガス浄化装置の診断装置であって、上
記触媒の排気ガス上流側における空燃比を検出する空燃
比センサと、上記空燃比センサの出力信号の自己相関関
数φxxを計算し出力する自己相関関数算出手段と、上記
自己相関関数φxxの値を、予め設定された基準値と比較
することにより上記空燃比センサの劣化状態を判定する
センサ状態判定手段とを有することを特徴とするエンジ
ン排気ガス浄化装置の診断装置が提供される。According to another aspect of the present invention, there is provided an engine having an air-fuel ratio control device for detecting an air-fuel ratio in engine exhaust gas and adjusting a fuel injection amount so as to maintain the air-fuel ratio in the exhaust gas at a predetermined value. A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas with a catalyst, comprising: an air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio on an exhaust gas upstream side of the catalyst; and a self-output signal of the air-fuel ratio sensor. and the autocorrelation function calculation means calculates and outputs a correlation function phi xx, the value of the autocorrelation function phi xx, determines the sensor state determining the deterioration state of the air-fuel ratio sensor by comparing with a preset reference value Means for diagnosing an engine exhaust gas purifying apparatus.
【００１５】この場合、所定の期間毎に、上記自己相関
関数φxxの最大値（φxx）maxを算出し、過去所定回数
分の該（φxx）maxの平均値を算出してセンサ劣化指標
として出力するセンサ劣化指標算出手段を有し、上記セ
ンサ状態判定手段は、該センサ劣化指標と、予め設定さ
れた基準値とを比較することにより上記空燃比センサの
劣化状態を判定することが好ましい。In this case, the maximum value (φ xx ) max of the autocorrelation function φ xx is calculated for each predetermined period, and the average value of the (φ xx ) max for a predetermined number of times in the past is calculated. A sensor deterioration index calculation unit that outputs the index as an index, wherein the sensor state determination unit determines the deterioration state of the air-fuel ratio sensor by comparing the sensor deterioration index with a preset reference value. preferable.
【００１６】また、上記空燃比センサの出力信号から、
上記空燃比制御装置の空燃比制御周波数帯よりも低周波
数帯の信号を減衰させる特徴波形抽出手段を有し、上記
自己相関関数算出手段は、上記特徴波形抽出手段を通過
した後の信号をもとにして、自己相関関数φxxを算出す
ることが好ましい。なお、上記特徴波形抽出手段は、ハ
イパスフィルタ、帯域通過フィルタであってもよい。Further, from the output signal of the air-fuel ratio sensor,
The air-fuel ratio control device further includes a characteristic waveform extraction unit that attenuates a signal in a frequency band lower than an air-fuel ratio control frequency band, and the autocorrelation function calculation unit also calculates a signal after passing through the characteristic waveform extraction unit. Then, it is preferable to calculate the autocorrelation function φ xx . Note that the characteristic waveform extracting means may be a high-pass filter or a band-pass filter.
【００１７】本発明の他の態様としては、エンジン排気
ガス中の空燃比を検出し、排気ガス中の空燃比を所定値
に保つように燃料噴射量を調整する空燃比制御装置を有
するエンジンを対象とした、排気ガスを触媒により浄化
するエンジン排気ガス浄化装置の診断装置であって、上
記触媒の排気ガス上流側における空燃比を検出する前空
燃比センサと、上記触媒の排気ガス下流側における空燃
比を検出する後空燃比センサと、上記前空燃比センサの
出力信号の自己相関関数φxxを計算し出力する自己相関
関数算出手段と、上記前空燃比センサの出力信号と上記
後空燃比センサの出力信号との相互相関関数φxyを計算
し出力する相互相関関数算出手段と、上記相互相関関数
φxyのある値と、上記自己相関関数φxxのある値と、の
比を逐次劣化指標Φiとして出力する劣化指標算出手段
と、上記逐次劣化指標Φiと予め設定された基準値とを
比較することにより、上記触媒の劣化状態を判定する触
媒状態判定手段と、上記自己相関関数φxxの値を予め設
定された基準値と比較することにより、上記前空燃比セ
ンサの劣化状態を判定するセンサ状態判定手段とを有す
ることを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断装
置が提供される。According to another aspect of the present invention, there is provided an engine having an air-fuel ratio control device for detecting an air-fuel ratio in engine exhaust gas and adjusting a fuel injection amount so as to maintain the air-fuel ratio in the exhaust gas at a predetermined value. A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas with a catalyst, comprising: a front air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio on an exhaust gas upstream side of the catalyst; A rear air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio; an auto-correlation function calculating means for calculating and outputting an auto-correlation function φ xx of an output signal of the front air-fuel ratio sensor; an output signal of the front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio A cross-correlation function calculating means for calculating and outputting a cross-correlation function φ xy with the output signal of the sensor; and sequentially deteriorating the ratio between a certain value of the cross-correlation function φ xy and a certain value of the auto-correlation function φ xx index Φ i A deterioration index calculating means for and outputs, by comparing the preset reference values with the sequential deterioration index [Phi i, and a catalyst state judging means for judging the deterioration state of the catalyst, the autocorrelation function phi xx And a sensor state judging means for judging the deterioration state of the front air-fuel ratio sensor by comparing the value of the pre-air-fuel ratio sensor with a preset reference value. .
【００１８】本発明の他の態様としては、エンジン排気
ガス中の空燃比を検出し、排気ガス中の空燃比を所定値
に保つように燃料噴射量を調整する空燃比制御装置を有
するエンジンを対象とした、排気ガスを触媒により浄化
するエンジン排気ガス浄化装置の診断方法であって、所
定の期間ごとに、触媒上流側の空燃比の測定デ−タの自
己相関関数φxxの最大値（φxx）maxと、触媒上流側の
空燃比の測定デ−タと触媒下流側の空燃比の測定デ−タ
との相互相関関数φxyの最大値（φxy）maxと、の比を
算出し、該比の値を予め決められた基準値と比較するこ
とにより、触媒劣化状態を判断することを特徴とするエ
ンジン排気ガス浄化装置の診断方法が提供される。According to another aspect of the present invention, there is provided an engine having an air-fuel ratio control device for detecting an air-fuel ratio in an engine exhaust gas and adjusting a fuel injection amount so as to maintain the air-fuel ratio in the exhaust gas at a predetermined value. A method for diagnosing an engine exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas with a catalyst, wherein a maximum value of an autocorrelation function φ xx of measured data of an air-fuel ratio on an upstream side of a catalyst is provided at predetermined intervals ( refer to FIG. Calculate the ratio of φ xx ) max to the maximum value (φ xy ) max of the cross-correlation function φ xy between the measured data of the air-fuel ratio upstream of the catalyst and the measured data of the air-fuel ratio downstream of the catalyst. Then, a diagnosis method for an engine exhaust gas purifying apparatus is provided, wherein a catalyst deterioration state is determined by comparing the value of the ratio with a predetermined reference value.
【００１９】本発明の他の態様としては、空燃比センサ
によりエンジン排気ガス中の空燃比を検出し、排気ガス
中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を調整する
空燃比制御装置を有するエンジンを対象とした、排気ガ
スを触媒により浄化するエンジン排気ガス浄化装置の診
断方法であって、所定の期間ごとに、触媒上流側の空燃
比の測定デ−タの自己相関関数φxxの最大値（φxx）
maxを算出し、該最大値（φxx）maxを予め決められた基
準値と比較することにより、空燃比センサの劣化状態を
判断することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の
診断方法が提供される。According to another aspect of the present invention, an air-fuel ratio controller detects an air-fuel ratio in an engine exhaust gas by an air-fuel ratio sensor and adjusts a fuel injection amount so as to maintain the air-fuel ratio in the exhaust gas at a predetermined value. A method of diagnosing an engine exhaust gas purifying apparatus for purifying an exhaust gas with a catalyst for an engine having the following formula, wherein the autocorrelation function φ xx of the measured data of the air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst every predetermined period. Maximum value (φ xx )
A method for diagnosing an engine exhaust gas purifying apparatus, comprising: calculating a max. and comparing the maximum value (φ xx ) max with a predetermined reference value to determine a deterioration state of the air-fuel ratio sensor. Is done.
【００２０】[0020]
【作用】前空燃比センサと後空燃比センサは、クランク
角度検知手段の検知したクランク角度に対応して触媒上
流側と下流側との空燃比を検出し出力する。特徴波形抽
出手段は、この出力信号から、上記空燃比制御装置の空
燃比制御周波数帯よりも低周波数帯の信号を減衰させ
る。The front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio sensor detect and output the air-fuel ratio between the upstream side and the downstream side of the catalyst in accordance with the crank angle detected by the crank angle detecting means. The characteristic waveform extracting means attenuates a signal in a frequency band lower than the air-fuel ratio control frequency band of the air-fuel ratio control device from the output signal.
【００２１】自己相関関数算出手段は、上記特徴波形抽
出手段を通過した信号の自己相関関数φxxを計算し出力
する。一方、相互相関関数手段は、特徴波形抽出手段を
通過した前空燃比センサの出力信号と後空燃比センサの
出力信号との相互相関関数φ xyを計算し、出力する。The autocorrelation function calculating means is adapted to extract the characteristic waveform.
Autocorrelation function φ of the signal passing through the output meansxxCalculate and output
I do. On the other hand, the cross-correlation function means
The output signal of the front air-fuel ratio sensor
Cross-correlation function φ with output signal xyIs calculated and output.
【００２２】劣化指標算出手段は、所定の期間毎に、当
該期間内における相互相関関数φxyの最大値（φxy）
maxと、当該期間内における自己相関関数φxxの最大値
（φxx）maxと、の比を算出し逐次劣化指標Φiとする。
さらに、過去所定回数分の上記逐次劣化指標Φiの平均
値を算出して、これを最終劣化指標として出力する。な
お、この場合、劣化指標算出手段は、上記運転状態検出
手段の検出結果を係数として、上記最終劣化指標を算出
してもよい。[0022] The deterioration index calculating means calculates, for each predetermined period, the maximum value (φ xy ) of the cross-correlation function φ xy within the period.
and max, the maximum value (φ xx) max and, the ratio to calculate the sequential deterioration index [Phi i of the autocorrelation function phi xx within that period.
Further, by calculating the average value of the sequential deterioration index [Phi i of a predetermined number of times in the past, and outputs it as the final deterioration index. In this case, the deterioration index calculating means may calculate the final deterioration index using the detection result of the operating state detecting means as a coefficient.
【００２３】触媒状態判定手段は、逐次劣化指標Φiあ
るいは最終劣化指標と、予め設定された基準値とを比較
し、触媒の劣化状態を判定する。The catalyst state determining means compares the sequential deterioration index Φ i or the final deterioration index with a preset reference value to determine the deterioration state of the catalyst.
【００２４】他の態様について説明する。Another embodiment will be described.
【００２５】空燃比センサは、触媒の排気ガス上流側に
おける空燃比を検出する。The air-fuel ratio sensor detects the air-fuel ratio on the upstream side of the exhaust gas of the catalyst.
【００２６】特徴波形抽出手段は、空燃比センサの出力
信号から、上記空燃比制御装置の空燃比制御周波数帯よ
りも低周波数帯の信号を減衰させる。The characteristic waveform extracting means attenuates a signal in a frequency band lower than the air-fuel ratio control frequency band of the air-fuel ratio control device from the output signal of the air-fuel ratio sensor.
【００２７】自己相関関数算出手段は、特徴波形抽出手
段を通過した後の信号の自己相関関数φxxを算出し、所
定の期間毎に、当該期間内における該自己相関関数φxx
の最大値（φxx）maxを出力する。The autocorrelation function calculating means calculates an autocorrelation function φ xx of the signal after passing through the characteristic waveform extracting means, and for each predetermined period, the autocorrelation function φ xx within the period.
The maximum value of (φ xx ) max is output.
【００２８】センサ劣化指標算出手段は、過去所定回数
分の上記（φxx）maxの平均値を算出してセンサ劣化指
標として出力する。The sensor deterioration index calculating means calculates an average value of the above (φ xx ) max for a predetermined number of times in the past and outputs the average value as a sensor deterioration index.
【００２９】センサ状態判定手段は、所定の期間毎に、
上記（φxx）maxあるいはセンサ劣化指標を、予め設定
された基準値と比較し、空燃比センサの劣化状態を判定
する。[0029] The sensor state determination means is provided for every predetermined period.
The (φ xx ) max or the sensor deterioration index is compared with a preset reference value to determine the deterioration state of the air-fuel ratio sensor.
【００３０】[0030]
【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００３１】まず、本実施例の概念を図１を用いて説明
する。First, the concept of this embodiment will be described with reference to FIG.
【００３２】なお、本実施例の診断装置は、触媒コンバ
−タ２と、その前後に配置された空燃比センサたるＯ2
センサ３，４と、該Ｏ2センサ３，４の出力に基づいて
空燃比フィ−ドバックを行う燃料噴射制御手段７等を有
するシステムを対象とするものである。It should be noted that the diagnostic apparatus of the present embodiment comprises a catalyst converter 2 and O 2 serving as an air-fuel ratio sensor disposed before and after the catalyst converter 2.
The present invention is directed to a system having sensors 3 and 4 and fuel injection control means 7 for performing air-fuel ratio feedback based on the outputs of the O 2 sensors 3 and 4.
【００３３】空燃比センサとして、本実施例において
は、Ｏ2センサ３，４を使用している。なお、本明細書
中「酸素センサ」、「Ｏ2センサ」とは、酸素濃度を二
値的に検知するものではなく、酸素濃度をリニアに検出
可能な、いわゆるラムダセンサのことを指す。具体的に
は、ジルコニア、チタニアなどのセンサである。In this embodiment, O 2 sensors 3 and 4 are used as air-fuel ratio sensors. Note that the term “oxygen sensor” or “O 2 sensor” in the present specification refers to a so-called lambda sensor that does not detect oxygen concentration in a binary manner but can detect oxygen concentration linearly. Specifically, it is a sensor such as zirconia and titania.
【００３４】まず、前提となるシステムにおける制御を
説明する。First, the control in the premise system will be described.
【００３５】燃料噴射制御手段７は、燃料噴射計算手段
９と、出力手段１０と、空燃比フィ−ドバック計算手段
とを含んで構成される。燃料噴射量計算手段９は、エン
ジン１の負荷(たとえば吸入空気量Ｑa)を検出するセン
サ５の検出値と、回転数Ｎeを検出するセンサ６の検出
値とに基づいて下記の数１に従って基本の噴射量Ｆ0を
求る。The fuel injection control means 7 includes fuel injection calculation means 9, output means 10, and air-fuel ratio feedback calculation means. The fuel injection amount calculation means 9 is based on the following expression 1 based on the detection value of the sensor 5 for detecting the load (for example, the intake air amount Qa) of the engine 1 and the detection value of the sensor 6 for detecting the rotation speed Ne. determination of the injection amount F 0.
【００３６】[0036]
【数１】Ｆ0＝ｋ0Ｑa／Ｎe Ｆ0：基本噴射量 Ｑa：吸入空気量 Ｎe：回転数 一方、空燃比フィ−ドバック計算手段８は、触媒コンバ
ータ２の上流に設けられた空燃比センサ（以下「前Ｏ2
センサ」という）３の出力を所定のタイミングでサンプ
リングし、その検出値に応じて補正信号αを発生する。## EQU1 ## F 0 = k 0 Qa / Ne F 0 : Basic injection amount Qa: Intake air amount Ne: Rotational speed On the other hand, the air-fuel ratio feedback calculating means 8 is an air-fuel ratio provided upstream of the catalytic converter 2. Sensor (hereinafter referred to as “front O 2
3) is sampled at a predetermined timing, and a correction signal α is generated according to the detected value.
【００３７】上記燃料噴射量計算手段９は、基本の噴射
量Ｆ0に補正信号αを加味して噴射量Ｆを求める（数２
参照）。そして、これを出力手段１０で電圧デューティ
信号に変えて燃料噴射弁に印加する。The fuel injection amount calculating means 9 calculates the injection amount F by adding the correction signal α to the basic injection amount F 0 (Equation 2).
reference). Then, this is converted into a voltage duty signal by the output means 10 and applied to the fuel injection valve.
【００３８】[0038]
【数２】Ｆ＝ｋ0Ｑa／Ｎe（１＋α） Ｆ ：噴射量 Ｆ0：基本噴射量 Ｑa：吸入空気量 Ｎe：回転数 α ：補正信号 このような制御により、触媒コンバータ２の上流では、
常時、空燃比がストイキ前後の値で摂動している。F = k 0 Qa / Ne (1 + α) F: injection amount F 0 : basic injection amount Qa: intake air amount Ne: rotation speed α: correction signal By such control, upstream of the catalytic converter 2,
The air-fuel ratio is constantly perturbed at a value before and after stoichiometry.
【００３９】本実施例の診断装置は、この空燃比フィ−
ドバック制御による空燃比の摂動を触媒コンバータ劣化
診断のテスト信号に利用している。すなわち、触媒コン
バータ２が劣化していなければ、触媒の酸化・還元作用
により触媒コンバータ２の後流では空燃比の摂動が少な
くなる。一方、触媒コンバータ２が劣化すると後流の空
燃比摂動が上流のものに近づいて来る。このように触媒
コンバータの前後における空燃比摂動の類似性に着目し
て劣化を診断している。The diagnostic device according to the present embodiment uses this air-fuel ratio filter.
The perturbation of the air-fuel ratio by the feedback control is used as a test signal for the catalytic converter deterioration diagnosis. That is, if the catalytic converter 2 is not deteriorated, the perturbation of the air-fuel ratio is reduced in the downstream of the catalytic converter 2 due to the oxidation and reduction of the catalyst. On the other hand, when the catalytic converter 2 deteriorates, the downstream air-fuel ratio perturbation approaches the upstream one. Thus, the deterioration is diagnosed by focusing on the similarity of the air-fuel ratio perturbation before and after the catalytic converter.
【００４０】そして、この類似性を評価を、相関関数を
用いて行う劣化診断手段１１を設けた点に最大の特徴を
有するものである。The greatest feature is that the degradation diagnostic means 11 for evaluating the similarity using a correlation function is provided.
【００４１】劣化診断手段１１は、まず、前Ｏ2センサ
３および後Ｏ2センサ４の出力から直流成分等の触媒コ
ンバータ２の劣化とは直接関係しない成分、つまり、相
関関数を用いた演算を行う際に誤差の原因となりうる成
分、を特徴波形抽出手段１２で取り除く。ここで、特徴
波形抽出手段１２としては、微分フィルタ、高周波域通
過フィルタあるいは帯域通過フィルタが適切である。な
お、これ以降、前Ｏ2センサ３に起因する信号は符号ｘ
で、また、後Ｏ2センサ４に起因する信号は符号ｙで示
す。The degradation diagnosis means 11 first calculates, from the outputs of the front O 2 sensor 3 and the rear O 2 sensor 4, a component such as a DC component which is not directly related to the deterioration of the catalytic converter 2, that is, an operation using a correlation function. A component that may cause an error when performing the process is removed by the characteristic waveform extracting unit 12. Here, a differential filter, a high-frequency band-pass filter or a band-pass filter is appropriate as the characteristic waveform extracting means 12. Hereinafter, the signal originating from the front O 2 sensor 3 is denoted by the symbol x.
, And a signal originating from the rear O 2 sensor 4 is indicated by a symbol y.
【００４２】つぎに、自己相関関数計算手段１３によっ
て、数３にしたがって、前Ｏ2センサ３の出力信号ｘの
自己相関関数φxxを計算する。また、相互相関関数計算
手段１４によって、数４に従い、前Ｏ2センサ３の出力
信号ｘと後Ｏ2センサ４の出力信号ｙとの間の相互相関
関数φxyを計算する。Next, the auto-correlation function calculating means 13 calculates the auto-correlation function φ xx of the output signal x of the front O 2 sensor 3 according to the equation (3). Further, the cross-correlation function calculating means 14 calculates a cross-correlation function φ xy between the output signal x of the front O 2 sensor 3 and the output signal y of the rear O 2 sensor 4 according to Equation 4.
【００４３】[0043]
【数３】φxx(τ)＝∫ｘ(t)ｘ(t−τ)dt## EQU3 ## φ xx (τ) = ∫x (t) × (t−τ) dt
【００４４】[0044]
【数４】φxy(τ)＝∫ｘ(t)ｙ(t−τ)dt そして、更に、位相τを相関関数の積分区間（0〜T）で
変えて、φxyの最大値（φxy）maxと、φxxの最大値
（φxx）maxとを求める。そして、これらの値を用い
て、触媒コンバ−タ２および前Ｏ2センサ３の劣化を判
定する。Φ xy (τ) = ∫x (t) y (t−τ) dt Further, the phase τ is changed in the integration interval (0 to T) of the correlation function, and the maximum value of φ xy (φ obtaining xy) and max, the maximum value of phi xx and (φ xx) max. Then, using these values, the catalyst converter - determining the deterioration of the motor 2 and the front O 2 sensor 3.
【００４５】触媒コンバ−タ２の劣化判定は、触媒コン
バ−タ判定手段１６によりなされる。触媒コンバータ劣
化判定手段１６は、数５にしたがって逐次劣化指標Φi
を計算し、これを予め決められた基準値と比較すること
により触媒コンバータの劣化を判定する。The deterioration of the catalytic converter 2 is determined by the catalytic converter determining means 16. Catalytic converter deterioration determination means 16 sequentially determines deterioration index Φ i according to Equation 5.
Is calculated, and this is compared with a predetermined reference value to determine the deterioration of the catalytic converter.
【００４６】[0046]
【数５】Φi＝（φxy）max／（φxx）max すなわち、触媒が劣化すると、触媒コンバータ２の前後
における空燃比摂動の類似度が増すため、逐次劣化指標
Φiは大きくなる（１に近づく）。Φ i = (φ xy ) max / (φ xx ) max That is, when the catalyst deteriorates, the similarity of the air-fuel ratio perturbation before and after the catalytic converter 2 increases, so that the sequential deterioration index Φ i increases ( 1).
【００４７】一方、前Ｏ2センサ３の劣化判定は、空燃
比センサ劣化判定手段１５によりなされる。空燃比セン
サ劣化判定手段１５は、（φxx）maxを劣化指標として
空燃比センサの劣化を判定する。すなわち、前Ｏ2セン
サ３が劣化すると、空燃比センサの応答が遅れるため最
大値（φxx）maxが小さくなってくるため、該値を監視
して、予め決められた基準値と比較することにより、劣
化を検知する。なお、図４に空燃比センサが劣化してい
ない状態と、劣化した状態とにおける、前Ｏ2センサ３
の出力の周波数毎のパワ−スペクトルを示した。劣化し
た状態では、ピ−クが低周波数側にずれており、応答速
度が遅くなっていることがわかる。On the other hand, the deterioration judgment of the front O 2 sensor 3 is made by the air-fuel ratio sensor deterioration judgment means 15. The air-fuel ratio sensor deterioration determination means 15 determines deterioration of the air-fuel ratio sensor using (φ xx ) max as a deterioration index. That is, when the front O 2 sensor 3 is deteriorated, the response of the air-fuel ratio sensor is delayed, so that the maximum value (φ xx ) max becomes small. Therefore, the value is monitored and compared with a predetermined reference value. To detect deterioration. FIG. 4 shows the front O 2 sensor 3 in a state where the air-fuel ratio sensor has not deteriorated and a state where the air-fuel ratio sensor has deteriorated.
The power spectrum of each output frequency is shown. In the deteriorated state, the peak is shifted to the low frequency side, and it can be seen that the response speed is low.
【００４８】本実施例の診断装置をより具体的に説明す
る。The diagnostic device of this embodiment will be described more specifically.
【００４９】該診断装置そのものは、Ａ／Ｄ変換器を内
臓するシングルチップマイクロコンピュータと、高周波
領域通過フィルタとにより主に構成されるものである。The diagnostic device itself mainly comprises a single-chip microcomputer having an A / D converter and a high-frequency bandpass filter.
【００５０】高周波領域通過フィルタは、上記特徴波形
抽出手段１２Ａ，Ｂに該当するものである。The high frequency band pass filter corresponds to the characteristic waveform extracting means 12A and 12B.
【００５１】マイクロコンピュ−タは、内蔵されたソフ
トウエアに従って動作することにより、上記説明した各
手段、自己相関関数計算手段１３、触媒コンバ−タ劣化
判定手段１６等の機能をを実現するものである。The microcomputer operates according to the built-in software to realize the functions of the above-described units, the autocorrelation function calculating unit 13, the catalyst converter deterioration determining unit 16, and the like. is there.
【００５２】但し、ハ−ドウエア構成はこれに限定され
るものではない。However, the hardware configuration is not limited to this.
【００５３】該診断装置の動作を、図２を参照しつつ説
明する。なお、該図中、各ブロックには、該ブロックに
おいて行われる処理に該当する図１の各手段と同じ番号
を付している。The operation of the diagnostic device will be described with reference to FIG. In the figure, each block is assigned the same number as each unit in FIG. 1 corresponding to the processing performed in the block.
【００５４】まず、触媒コンバ−タ２の劣化判定動作を
説明する。First, the operation of determining the deterioration of the catalyst converter 2 will be described.
【００５５】前Ｏ2センサ３の出力信号（以下「前Ｏ2セ
ンサ信号」という）１１４と、後Ｏ 2センサ４の出力信
号（以下、「後Ｏ2センサ信号」という）１０２とを、
同期してＡ／Ｄ変換器１８によりデジタルデータに変換
する。Previous OTwoThe output signal of the sensor 3 (hereinafter referred to as “previous OTwoC
Sensor signal) 114, and O TwoOutput signal of sensor 4
(Hereinafter referred to as "OTwoSensor signal) 102)
Synchronously convert to digital data by A / D converter 18
I do.
【００５６】つぎに、高周波域通過フィルタでそれぞれ
の信号から診断に外乱となる直流成分を除去する（ブロ
ック１２Ａ，１２Ｂ）。ここで、両者のフィルタは同一
特性のものとする。図３に、特徴波形抽出の実例を示
す。Ｏ2センサの電圧信号に含まれる直流成分は除去さ
れているが、制御周期は保存されている。また、これら
の信号の周波数ごとのパワ−スペクトルを示したのが図
４である。いずれの信号も診断に外乱となる空燃比フィ
−ドバック制御周波数よりも低周波数成分を除去してい
る。Next, a DC component which is a disturbance for diagnosis is removed from each signal by a high-frequency band-pass filter (blocks 12A and 12B). Here, it is assumed that both filters have the same characteristics. FIG. 3 shows an actual example of feature waveform extraction. Although the DC component included in the voltage signal of the O 2 sensor has been removed, the control cycle is preserved. FIG. 4 shows the power spectrum of these signals for each frequency. Each signal removes a frequency component lower than the air-fuel ratio feedback control frequency, which is a disturbance in diagnosis.
【００５７】なお、本実施例においては、低周波成分の
みをカットしているが、上述したとおり帯域通過フィル
タを用いて空燃比フィ−ドバック制御周波数帯よりも高
周波成分をもカットしてもよい。この場合、相関関数の
算出に用いる周波数帯は、空燃比フィ−ドバック制御周
波数を含むある一定幅の周波数帯のみとなるため、より
正確な判定が可能となる。Although only low-frequency components are cut in this embodiment, higher-frequency components than the air-fuel ratio feedback control frequency band may be cut using a band-pass filter as described above. . In this case, since the frequency band used for calculating the correlation function is only a frequency band having a certain width including the air-fuel ratio feedback control frequency, more accurate determination is possible.
【００５８】続いて、前Ｏ2センサ信号１１４から得ら
れた信号ｘ(t)１０５のt=0 時点での自己相関関数φ
xx(0)を求める（ブロック１３）。なお、ここで、φ
xx(0)を求めているのは、自己相関関数φxxは、t=0 に
おいて最大値（φxx）maxをとるからである。Subsequently, the autocorrelation function φ at time t = 0 of the signal x (t) 105 obtained from the previous O 2 sensor signal 114
xx (0) is obtained (block 13). Here, φ
xx (0) is obtained because the autocorrelation function φ xx takes the maximum value (φ xx ) max at t = 0.
【００５９】また、前Ｏ2センサ信号１１４から得られ
た信号ｘ(t)と、後Ｏ2センサ信号１０２とから得られた
信号ｙ(t)とから相互相関関数φxy(τ)を一定の積分区
間Ｔにおいて求める（ブロック１４）。ここで積分区間
Ｔは、その区間でエンジン回転数の変動が所定の範囲を
超えないように、あらかじめ設定しておく。The cross-correlation function φ xy (τ) is fixed from the signal x (t) obtained from the front O 2 sensor signal 114 and the signal y (t) obtained from the rear O 2 sensor signal 102. (Block 14). Here, the integration section T is set in advance so that the fluctuation of the engine speed does not exceed a predetermined range in that section.
【００６０】そして、当該積分区間Ｔにおけるφxy(τ)
の最大値（φxy）maxを探し、該（φxy）maxを用いて、
逐次劣化指標Φi（＝（φxy）max／φxx(0)、数５参
照）を計算する（ブロック１６Ａ、図５参照）。なお、
逐次劣化指標Φiの位相τ、言い替えれば、（φxy）／
φxx(0)が最大値をとる位相τは、運転条件や機差で変
動するため、Φiはデ−タを実際に探索することにより
得る。Then, φ xy (τ) in the integration section T
Find the maximum value (φ xy ) max of, and using the (φ xy ) max ,
A sequential deterioration index Φ i (= (φ xy ) max / φ xx (0), see equation 5) is calculated (block 16A, see FIG. 5). In addition,
The phase τ of the sequential deterioration index Φ i , in other words, (φ xy ) /
Since the phase τ at which φ xx (0) takes the maximum value varies depending on operating conditions and machine differences, Φ i is obtained by actually searching for data.
【００６１】そして、Φiをメモリ（ＲＡＭ）に記憶し
ておき、次の積分区間Ｔにおいても同様の処理によりΦ
i+1を求める。Then, Φ i is stored in a memory (RAM), and the same processing is performed in the next integration section T by the same processing.
Find i + 1 .
【００６２】以上のような操作をｎ回繰り返して、Φi
の平均値を求める。そして、該平均値を、触媒コンバー
タ２の最終劣化指標Ｉとする。なお、この最終劣化指標
Ｉを算出する際には、各種運転条件による補正係数
ｋ1，ｋ2をも加味して行われる（ブロック１６Ｂ、１６
Ｃ，１６Ｄ，下記数６参照）By repeating the above operation n times, Φ i
Find the average value of Then, the average value is used as the final deterioration index I of the catalytic converter 2. The calculation of the final deterioration index I is performed in consideration of the correction coefficients k 1 and k 2 according to various operating conditions (blocks 16B and 16B).
C, 16D, see Equation 6 below)
【００６３】[0063]
【数６】Ｉ＝（Σｋ1ｋ2Φi）／ｎ Ｉ ：最終劣化指標 ｋ1：エンジン負荷による補正系数 ｋ2：触媒温度による補正系数 Φi：逐次劣化指標 ｎ：測定回数 なお、ｋ1、ｋ2は、あらかじめマップデータとしてメモ
リ（ＲＯＭ）に記憶しておく。I = (Σk 1 k 2 Φ i ) / n I: final deterioration index k 1 : correction coefficient by engine load k 2 : correction coefficient by catalyst temperature Φ i : sequential deterioration index n: number of measurements k 1 and k 2 are stored in advance in a memory (ROM) as map data.
【００６４】続いて、この劣化指標Ｉを、あらかじめ定
めた劣化判定レベルＩDと比較して、劣化状態を判定す
る。劣化指標Ｉが劣化判定レベルＩDよりも大きい場合
には劣化と判断する（ブロック１６Ｅ）。Subsequently, the deterioration index is determined by comparing the deterioration index I with a predetermined deterioration determination level ID . If the deterioration index I is larger than the deterioration determination level ID, it is determined that the deterioration has occurred (block 16E).
【００６５】ここで逐次劣化指標Φiをそのまま使用せ
ず、その平均値、すなわち最終劣化指標Ｉを用いるの
は、通常走行中、エンジン回転数や負荷が変動すると、
図６の如く、逐次劣化指標Φiも影響を受けて変動する
からである。つまり、一定時間、一定回転回数あるいは
一定負荷帯ごとの逐次劣化指標Φiを求めて累積し、そ
の平均値を最終劣化指標Ｉとすることにより、全運転域
での劣化判定を可能としている。但し、ある程度運転状
態が限定されるような場合には、逐次劣化指標Φ iをそ
のまま用いて、判定を行っても構わない。Here, the sequential deterioration index ΦiJust use
Instead, use the average value, that is, the final deterioration index I.
During normal driving, if the engine speed or load fluctuates,
As shown in FIG. 6, the sequential deterioration index ΦiAlso fluctuates
Because. That is, for a certain period of time, a certain number of rotations or
Successive deterioration index Φ for each constant load zoneiAnd then accumulate
Is used as the final deterioration index I, so that the entire operating range
This makes it possible to judge deterioration. However, to some extent
If the condition is limited, the sequential deterioration index Φ iTo
The determination may be made by using as it is.
【００６６】次に、前Ｏ2センサ３の劣化判定動作を説
明する。Next, the operation of determining the deterioration of the front O 2 sensor 3 will be described.
【００６７】該判定動作は、前Ｏ2センサ信号の自己相
関関数φxxのみを用いて行う。自己相関関数は、上述し
たとおり、ｔ＝０において、最大値（φxx）maxをとる
が、該最大値（φxx）maxは前Ｏ2センサ３が劣化すると
その値が小さくなってくる。したがって、該（φxx）
maxを検出し、予め決められた基準値と比較することに
より、前Ｏ2センサ３の劣化を検知することができる。The determination operation is performed using only the autocorrelation function φ xx of the previous O 2 sensor signal. Autocorrelation function, as described above, at t = 0, but takes the maximum value (φ xx) max, the maximum value (φ xx) max is the previous O 2 sensor 3 deteriorates its value becomes smaller. Therefore, (φ xx )
By detecting max and comparing it with a predetermined reference value, the deterioration of the front O 2 sensor 3 can be detected.
【００６８】なお、自己相関関数φxxを求める際に使用
するデ−タには、触媒コンバ−タ劣化判定の場合と同様
に、空燃比フィ−ドバック制御周波数帯よりも低周波数
成分を除去する。図４に該低周波数成分を除去する前
と、除去後とのパワ−スペクトルを示した。The data used for obtaining the autocorrelation function φ xx removes a frequency component lower than the air-fuel ratio feedback control frequency band as in the case of the catalyst converter deterioration determination. . FIG. 4 shows power spectra before and after removing the low frequency component.
【００６９】ここでは最大値（φxx）maxをそのまま使
用しているが、触媒コンバ−タ２の劣化判断の場合と同
じように、該最大値（φxx）maxの平均値を用いて判断
することとしてもよい。Here, the maximum value (φ xx ) max is used as it is, but the determination is made using the average value of the maximum value (φ xx ) max , as in the case of determining the deterioration of the catalyst converter 2. You may do it.
【００７０】ここでは、劣化の可能性の高い前Ｏ2セン
サ３について述べたが、後Ｏ2センサ４にも同様に適用
可能である。Here, the front O 2 sensor 3 having a high possibility of deterioration has been described, but the present invention can be similarly applied to the rear O 2 sensor 4.
【００７１】なお、前Ｏ2センサ３や後Ｏ2センサ４から
のサンプリングは、ある一定時間ごとに行ってもよい。
また、エンジンのクランク角を検知するセンサを設け
て、クランク角度に対応して行ってもよい。触媒コンバ
−タ２の劣化判定を行う場合には、該クランク角度に対
応してのサンプリングを行うことが、より好ましい。こ
れは、触媒コンバ−タ２の劣化判定を行う場合には、上
述したとおり空燃比フィ−ドバック制御周波数よりも低
周波数の成分を、カットしているが、この空燃比フィ−
ドバック制御周波数は、エンジンの回転数に応じて変更
されるものだからである。つまり、クランク角度に対応
してサンプリングを行う場合には、回転数の変更による
影響を受けないため、何等の修正も必要ないが、一定時
間毎にサンプリングを行う場合には、修正が必要となる
からである。一方、前Ｏ2センサ３の劣化特性は、セン
サそのものの状態に依存するのみであって、エンジン回
転数による影響は受けないため、前Ｏ2センサ３の劣化
判定においてはいずれの方法でも同様である。The sampling from the front O 2 sensor 3 and the rear O 2 sensor 4 may be performed at certain intervals.
Further, a sensor for detecting the crank angle of the engine may be provided, and the detection may be performed according to the crank angle. When determining deterioration of the catalyst converter 2, it is more preferable to perform sampling corresponding to the crank angle. This is because when the deterioration of the catalyst converter 2 is determined, the components lower in frequency than the air-fuel ratio feedback control frequency are cut as described above.
This is because the feedback control frequency is changed according to the engine speed. In other words, when sampling is performed in accordance with the crank angle, there is no need to make any correction because it is not affected by the change in the number of revolutions, but when sampling is performed at regular intervals, correction is required. Because. On the other hand, the degradation characteristics before O 2 sensor 3, there is only dependent on the state of the sensor itself, since it is not affected by the engine speed, the deterioration judgment of the front O 2 sensor 3 is the same in any way is there.
【００７２】以上説明した上記実施例においては、自動
車の通常走行中にエンジンの排気浄化制御機器である触
媒コンバータおよび空燃比センサ、酸素センサの劣化を
診断できる。また、信号の類似性判断において、相関関
数を使用しているため、周波数、振幅等を用いて判断す
る場合に較べてノイズに強い。In the above-described embodiment, the deterioration of the catalytic converter, the air-fuel ratio sensor, and the oxygen sensor, which are the exhaust gas purification control devices of the engine, can be diagnosed during the normal running of the vehicle. In addition, since a correlation function is used in signal similarity determination, it is more resistant to noise than when determination is made using frequency, amplitude, and the like.
【００７３】[0073]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、自動車の
通常走行中にエンジンの排気浄化制御機器である触媒コ
ンバータおよび空燃比センサ、酸素センサの劣化を診断
できる。As described above, according to the present invention, it is possible to diagnose the deterioration of the catalytic converter, the air-fuel ratio sensor, and the oxygen sensor which are the exhaust gas purification control devices of the engine during the normal running of the automobile.
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
【図２】本実施例の動作を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the present embodiment.
【図３】本実施例における特徴波形抽出を示す説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating extraction of a characteristic waveform in the present embodiment.
【図４】特徴波形抽出の作用を説明するための周波数毎
のパワ−スペクトル図である。FIG. 4 is a power spectrum diagram for each frequency for explaining the operation of feature waveform extraction.
【図５】触媒コンバータ劣化判定の作用を説明するため
の特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining the operation of a catalytic converter deterioration determination.
【図６】触媒コンバータ劣化判定の作用を説明するため
の特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining the function of determining catalytic converter deterioration.
２：触媒コンバータ、 ３：前Ｏ2センサ、 ４：後Ｏ2
センサ、 １２：特徴波形抽出手段、 １３：自己相関
関数計算手段、 １４：相互相関関数計算手段、 １
５：Ｏ2センサ劣化判定手段、 １６：触媒コンバータ
劣化判定手段、１７：判定結果出力手段、 Φi：逐次
劣化指標、 Ｉ：最終劣化指標、 ＩD：劣化判定レベ
ル ｘ：触媒コンバータの上流に設けられる空燃比センサ
（前Ｏ2センサ）の出力 ｙ：触媒コンバータの下流に設けられる空燃比センサ
（後Ｏ2センサ）の出力 φxx：信号ｘの自己相関関数 φxy：信号ｘと信号ｙとの相互相関関数2: Catalytic converter 3: Front O 2 sensor 4: Rear O 2
Sensor, 12: characteristic waveform extracting means, 13: autocorrelation function calculating means, 14: cross-correlation function calculating means, 1
5: O 2 sensor deterioration judgment means, 16: catalytic converter deterioration judging unit, 17: judgment result output unit, [Phi i: sequential deterioration index, I: final deterioration index, I D: deterioration judgment level x: upstream of the catalytic converter Output of an air-fuel ratio sensor (front O 2 sensor) provided y: Output of an air-fuel ratio sensor (rear O 2 sensor) provided downstream of the catalytic converter φ xx : autocorrelation function of signal x φ xy : signal x and signal y Cross-correlation function with
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１３年１月１７日（２００１．１．１
７）[Submission date] January 17, 2001 (2001.1.1)
7)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向平 高志 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 河野 一也 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 高久 豊 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takashi Mukohira 2520 Takada, Kata-shi, Ibaraki Prefecture Inside the Automotive Equipment Division of Hitachi, Ltd. Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Division (72) Inventor Yutaka Takaku 2520, Takata, Katsuta-shi, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Division
Claims (17)
気ガス中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を調
整する空燃比制御装置を有するエンジンを対象とした、
排気ガスを触媒により浄化するエンジン排気ガス浄化装
置の診断装置であって、 上記触媒の排気ガス上流側における空燃比を検出する前
空燃比センサと、 上記触媒の排気ガス下流側における空燃比を検出する後
空燃比センサと、 上記前空燃比センサと上記後空燃比センサとの出力信号
から、上記空燃比制御装置の空燃比制御周波数帯よりも
低周波数帯の信号を減衰させる特徴波形抽出手段と、 上記特徴波形抽出手段を通過した上記信号の相関関数を
算出する相関関数算出手段と、 上記相関関数の値に基づいて上記触媒の劣化状態を判定
する触媒状態判定手段と、 を有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の
診断装置。1. An engine having an air-fuel ratio control device for detecting an air-fuel ratio in an engine exhaust gas and adjusting a fuel injection amount so as to maintain the air-fuel ratio in the exhaust gas at a predetermined value.
A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas with a catalyst, comprising: a front air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio on an exhaust gas upstream side of the catalyst; and an air-fuel ratio on an exhaust gas downstream side of the catalyst. A characteristic waveform extracting means for attenuating a signal in a frequency band lower than an air-fuel ratio control frequency band of the air-fuel ratio control device from output signals of the front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio sensor. A correlation function calculating unit that calculates a correlation function of the signal that has passed through the characteristic waveform extracting unit; and a catalyst state determining unit that determines a deterioration state of the catalyst based on a value of the correlation function. Diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device.
気ガス中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を調
整する空燃比制御装置を有するエンジンを対象とした、
排気ガスを触媒により浄化するエンジン排気ガス浄化装
置の診断装置であって、 上記触媒の排気ガス上流側における空燃比を検出する前
空燃比センサと、 上記触媒の排気ガス下流側における空燃比を検出する後
空燃比センサと、 上記前空燃比センサの出力信号の自己相関関数φxxを計
算し出力する自己相関関数算出手段と、 上記前空燃比センサの出力信号と上記後空燃比センサの
出力信号との相互相関関数φxyを計算し出力する相互相
関関数算出手段と、 上記相互相関関数φxyのある値と、上記自己相関関数φ
xxのある値と、の比を逐次劣化指標Φiとして出力する
劣化指標算出手段と、 上記逐次劣化指標Φiと予め設定された基準値とを比較
することにより、上記触媒の劣化状態を判定する触媒状
態判定手段と、 を有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の
診断装置。2. An engine having an air-fuel ratio control device for detecting an air-fuel ratio in an engine exhaust gas and adjusting a fuel injection amount so as to maintain the air-fuel ratio in the exhaust gas at a predetermined value.
A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas with a catalyst, comprising: a front air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio on an exhaust gas upstream side of the catalyst; and an air-fuel ratio on an exhaust gas downstream side of the catalyst. A rear air-fuel ratio sensor, an auto-correlation function calculating means for calculating and outputting an auto-correlation function φ xx of an output signal of the front air-fuel ratio sensor, an output signal of the front air-fuel ratio sensor and an output signal of the rear air-fuel ratio sensor and the cross-correlation function calculating means for the cross-correlation function phi xy calculated output, and values of xy said cross-correlation function phi, the autocorrelation function phi
and values of xx, and the deterioration index calculating means for outputting the ratio as sequential deterioration index [Phi i, by comparing the preset reference values with the sequential deterioration index [Phi i, determining the deteriorated state of the catalyst A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device, comprising:
に、当該期間内の上記相互相関関数φ xyの最大値
（φxy）maxと、当該期間内の自己相関関数φxxの最大
値（φxx）maxとの比を上記逐次劣化指標Φiとして出力
すること、 を特徴とする請求項２記載のエンジン排気ガス浄化装置
の診断装置。3. The deterioration index calculating means according to claim 1, wherein said means for calculating a deterioration index comprises:
The cross-correlation function φ within the period xyMaximum value of
(Φxy)maxAnd the autocorrelation function φ within the periodxxThe largest of
Value (φxx)maxWith the above sequential deterioration index ΦiOutput as
3. The engine exhaust gas purifying apparatus according to claim 2, wherein
Diagnostic device.
の上記逐次劣化指標の平均値を算出して、これを最終劣
化指標として出力する機能を有し、 上記触媒状態判定手段は、上記逐次劣化指標Φiに代わ
って、該最終劣化指標と、予め設定された基準値とを比
較することにより上記触媒の劣化状態を判定すること、 を特徴とする請求項２または３記載のエンジン排気ガス
浄化装置の診断装置。4. The deterioration index calculating means has a function of calculating an average value of the sequential deterioration indexes for a predetermined number of times in the past and outputting the average value as a final deterioration index. 4. The engine exhaust system according to claim 2, wherein the catalyst deterioration state is determined by comparing the final deterioration index with a preset reference value instead of the sequential deterioration index Φ i . 5. Diagnosis device for gas purification equipment.
の温度を検出する運転状態検出手段を有し、 上記劣化指標算出手段は、上記運転状態検出手段の検出
結果を係数として、上記最終劣化指標を算出すること、 を特徴とする請求項４記載のエンジン排気ガス浄化装置
の診断装置。5. An operating condition detecting means for detecting an engine speed and / or a temperature of the catalyst, wherein the deterioration index calculating means uses the detection result of the operating condition detecting means as a coefficient to calculate the final deterioration index. The diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device according to claim 4, wherein?
との出力信号から、上記空燃比制御装置の空燃比制御周
波数帯よりも低周波数帯の信号を減衰させる特徴波形抽
出手段を有し、 上記自己相関関数算出手段と、上記相互相関関数手段と
は、上記特徴波形抽出手段を通過した後の信号をもとに
して、自己相関関数φxx、相互相関関数φxyを算出する
ことを特徴とする請求項２，３または４記載のエンジン
排気ガス浄化装置の診断装置。6. A characteristic waveform extracting means for attenuating a signal in a frequency band lower than an air-fuel ratio control frequency band of the air-fuel ratio control device from output signals of the front air-fuel ratio sensor and the rear air-fuel ratio sensor. The autocorrelation function calculating means and the cross-correlation function means calculate an auto-correlation function φ xx and a cross-correlation function φ xy based on a signal after passing through the characteristic waveform extracting means. The diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device according to claim 2, 3, or 4.
タであることを特徴とする請求項６記載のエンジン排気
ガス浄化装置の診断装置。7. A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying apparatus according to claim 6, wherein said characteristic waveform extracting means is a high-pass filter.
タであることを特徴とする請求項６記載のエンジン排気
ガス浄化装置の診断装置。8. A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying apparatus according to claim 6, wherein said characteristic waveform extracting means is a band-pass filter.
ク角度検知手段を有し、 上記前空燃比センサは、上記クランク角度検知手段の検
知したクランク角度に対応してデ−タのサンプリングを
実行することを特徴とする請求項２、３または４記載の
エンジン排気ガス浄化装置の診断装置。9. The apparatus according to claim 1, further comprising: crank angle detecting means for detecting a crank angle of the engine, wherein the front air-fuel ratio sensor performs data sampling in accordance with the crank angle detected by the crank angle detecting means. The diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device according to claim 2, wherein:
排気ガス中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を
調整する空燃比制御装置を有するエンジンを対象とし
た、排気ガスを触媒により浄化するエンジン排気ガス浄
化装置の診断装置であって、 上記触媒の排気ガス上流側における空燃比を検出する空
燃比センサと、 上記空燃比センサの出力信号の自己相関関数φxxを計算
し出力する自己相関関数算出手段と、 上記自己相関関数φxxの値を、予め設定された基準値と
比較することにより上記空燃比センサの劣化状態を判定
するセンサ状態判定手段と、 を有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の
診断装置。10. An air-fuel ratio in engine exhaust gas is detected,
A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas by a catalyst, which is intended for an engine having an air-fuel ratio control device that adjusts a fuel injection amount so as to maintain an air-fuel ratio in exhaust gas at a predetermined value, and air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio in the exhaust gas upstream of the catalyst, and the autocorrelation function calculation means calculates and outputs the auto-correlation function phi xx of the output signal of the air-fuel ratio sensor, the autocorrelation function phi xx A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device, comprising: a sensor state determining unit that determines a deterioration state of the air-fuel ratio sensor by comparing a value with a preset reference value.
の最大値（φxx）maxを算出し、過去所定回数分の該
（φxx）maxの平均値を算出してセンサ劣化指標として
出力するセンサ劣化指標算出手段を有し、 上記センサ状態判定手段は、該センサ劣化指標と、予め
設定された基準値とを比較することにより上記空燃比セ
ンサの劣化状態を判定すること、 を特徴とする請求項１０記載のエンジン排気ガス浄化装
置の診断装置。11. An autocorrelation function φ xx for each predetermined period.
A sensor deterioration index calculating means for calculating a maximum value (φ xx ) max of the above , calculating an average value of the (φ xx ) max for a predetermined number of times in the past, and outputting the average value as a sensor deterioration index; The diagnostic device for an engine exhaust gas purifying apparatus according to claim 10, wherein the deterioration state of the air-fuel ratio sensor is determined by comparing the sensor deterioration index with a preset reference value.
空燃比制御装置の空燃比制御周波数帯よりも低周波数帯
の信号を減衰させる特徴波形抽出手段を有し、 上記自己相関関数算出手段は、上記特徴波形抽出手段を
通過した後の信号をもとにして、自己相関関数φxxを算
出することを特徴とする請求項１０または１１記載のエ
ンジン排気ガス浄化装置の診断装置。12. A characteristic waveform extracting means for attenuating a signal in a frequency band lower than an air-fuel ratio control frequency band of said air-fuel ratio control device from an output signal of said air-fuel ratio sensor, wherein said autocorrelation function calculating means 12. The diagnostic apparatus for an engine exhaust gas purifying apparatus according to claim 10, wherein an autocorrelation function φ xx is calculated based on a signal after passing through the characteristic waveform extracting means.
ルタであることを特徴とする請求項１２記載のエンジン
排気ガス浄化装置の診断装置。13. A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying apparatus according to claim 12, wherein said characteristic waveform extracting means is a high-pass filter.
ルタであることを特徴とする請求項１２記載のエンジン
排気ガス浄化装置の診断装置。14. The diagnostic apparatus for an engine exhaust gas purifying apparatus according to claim 12, wherein said characteristic waveform extracting means is a band-pass filter.
排気ガス中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を
調整する空燃比制御装置を有するエンジンを対象とし
た、排気ガスを触媒により浄化するエンジン排気ガス浄
化装置の診断装置であって、 上記触媒の排気ガス上流側における空燃比を検出する前
空燃比センサと、 上記触媒の排気ガス下流側における空燃比を検出する後
空燃比センサと、 上記前空燃比センサの出力信号の自己相関関数φxxを計
算し出力する自己相関関数算出手段と、 上記前空燃比センサの出力信号と上記後空燃比センサの
出力信号との相互相関関数φxyを計算し出力する相互相
関関数算出手段と、 上記相互相関関数φxyのある値と、上記自己相関関数φ
xxのある値と、の比を逐次劣化指標Φiとして出力する
劣化指標算出手段と、 上記逐次劣化指標Φiと予め設定された基準値とを比較
することにより、上記触媒の劣化状態を判定する触媒状
態判定手段と、 上記自己相関関数φxxの値を予め設定された基準値と比
較することにより、上記前空燃比センサの劣化状態を判
定するセンサ状態判定手段と、 を有することを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の
診断装置。15. An air-fuel ratio in engine exhaust gas is detected.
A diagnostic device for an engine exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas with a catalyst, for an engine having an air-fuel ratio control device that adjusts a fuel injection amount so as to maintain an air-fuel ratio in exhaust gas at a predetermined value, A front air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio on the exhaust gas upstream side of the catalyst, a rear air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio on the exhaust gas downstream side of the catalyst, and an autocorrelation function of an output signal of the front air-fuel ratio sensor auto-correlation function calculating means for calculating and outputting φ xx , cross-correlation function calculating means for calculating and outputting a cross-correlation function φ xy between the output signal of the front air-fuel ratio sensor and the output signal of the rear air-fuel ratio sensor, A value of the cross-correlation function φ xy and the auto-correlation function φ
and values of xx, and the deterioration index calculating means for outputting the ratio as sequential deterioration index [Phi i, by comparing the preset reference values with the sequential deterioration index [Phi i, determining the deteriorated state of the catalyst And a sensor state determining means for comparing the value of the autocorrelation function φ xx with a preset reference value to determine a deterioration state of the front air-fuel ratio sensor. A diagnostic device for an engine exhaust gas purification device.
排気ガス中の空燃比を所定値に保つように燃料噴射量を
調整する空燃比制御装置を有するエンジンを対象とし
た、排気ガスを触媒により浄化するエンジン排気ガス浄
化装置の診断方法であって、 所定の期間ごとに、触媒上流側の空燃比の測定デ−タの
自己相関関数φxxの最大値（φxx）maxと、触媒上流側
の空燃比の測定デ−タと触媒下流側の空燃比の測定デ−
タとの相互相関関数φxyの最大値（φxy）maxと、の比
を算出し、該比の値を予め決められた基準値と比較する
ことにより、触媒劣化状態を判断することを特徴とする
エンジン排気ガス浄化装置の診断方法。16. An air-fuel ratio in engine exhaust gas is detected,
A method for diagnosing an engine exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas with a catalyst, which is intended for an engine having an air-fuel ratio control device that adjusts a fuel injection amount so as to maintain an air-fuel ratio in exhaust gas at a predetermined value, For each predetermined period, the maximum value (φ xx ) max of the autocorrelation function φ xx of the measured data of the air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst, the measured data of the air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst, and the air downstream of the catalyst. Measurement data of fuel ratio
And the maximum value (φ xy ) max of the cross-correlation function φ xy with the data is calculated, and the value of the ratio is compared with a predetermined reference value to determine the catalyst deterioration state. A method for diagnosing an engine exhaust gas purifying apparatus.
の空燃比を検出し、排気ガス中の空燃比を所定値に保つ
ように燃料噴射量を調整する空燃比制御装置を有するエ
ンジンを対象とした、排気ガスを触媒により浄化するエ
ンジン排気ガス浄化装置の診断方法であって、 所定の期間ごとに、触媒上流側の空燃比の測定デ−タの
自己相関関数φxxの最大値（φxx）maxを算出し、該最
大値（φxx）maxを予め決められた基準値と比較するこ
とにより、空燃比センサの劣化状態を判断することを特
徴とするエンジン排気ガス浄化装置の診断方法。17. An engine having an air-fuel ratio control device for detecting an air-fuel ratio in an engine exhaust gas by an air-fuel ratio sensor and adjusting a fuel injection amount so as to maintain the air-fuel ratio in the exhaust gas at a predetermined value. A method of diagnosing an engine exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas by means of a catalyst, wherein a maximum value (φ xx ) of an autocorrelation function φ xx of measurement data of an air-fuel ratio on an upstream side of the catalyst at predetermined intervals. A method of diagnosing an engine exhaust gas purifying apparatus, comprising calculating max and comparing the maximum value (φ xx ) max with a predetermined reference value to determine a deterioration state of the air-fuel ratio sensor.
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