JP2005121003A - 空燃比センサの異常検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン10の排気管24には空燃比センサ32が配設されている。ECU40は、空燃比センサ信号から検出された空燃比検出値を目標値に一致させるための空燃比補正量を算出する。また、空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データをそれぞれ算出すると共に、空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データをそれぞれ算出し、前記算出した空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データと前記算出した空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データとに基づいて、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについてセンサ応答性を検出する。そして、前記検出したセンサ応答性に基づいて空燃比センサ32の異常を検出する。
【選択図】 図1
Description
、リーン側への変化量データがそれぞれ算出されると共に、空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データがそれぞれ算出される。また、前記算出された空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データと前記算出された空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データとに基づいて、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて空燃比センサの応答性が検出される。そして、前記検出された空燃比センサの応答性に基づいて当該空燃比センサの異常が検出される。
への変化幅が規定値を超える場合にのみ空燃比検出値、空燃比補正量の各変化量データの算出が許可される。所定時間内における空燃比補正量のリッチ側又はリーン側への変化幅が規定値を超える場合には、空燃比偏差が大きく空燃比センサの応答性異常の状況が明確に現れると考えられる。それ故、センサ応答性異常が良好に検出できる。
許可又は禁止される。
以下、本発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御ユニット(以下、ECUという)を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施することとしている。先ずは、図1を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。
時変化を要因とし、センサ応答性が相違すると、空燃比制御に悪影響が及ぶことが考えられる。そこで本実施の形態の空燃比検出装置では、リッチ側への変化時におけるセンサ応答性とリーン側への変化時におけるセンサ応答性とに基づいて空燃比センサ32の応答性異常を検出することとし、その詳細を以下に説明する。
FAF=KFp・err+KFi・Σerr
KFpは比例定数、KFiは積分定数である。なお、空燃比補正係数FAFの算出手法について限定はなく、過去のFAF値を反映させてFAF値の今回値を算出するもの、エンジン10の動的挙動を表したモデルを用いてFAF値を算出するものなどが任意に適用できる。
ΔFAFR(k)=ΔFAFR(k-1)+ksm1(ΔFAF(k)−ΔFAF(k-1))
上式中、ksm1はなまし率である。
ΔFAFL(k)=ΔFAFL(k-1)+ksm1(ΔFAF(k)−ΔFAF(k-1))
以上により、リッチ変化時及びリーン変化時における空燃比補正量の変化量データとして空燃比補正係数の変化速度ΔFAFR,ΔFAFLが算出される。
ΔφmR(k)=ΔφmR(k-1)+ksm2(Δφm(k)−Δφm(k-1))
上式中、ksm2はなまし率である。
ΔφmL(k)=ΔφmL(k-1)+ksm2(Δφm(k)−Δφm(k-1))
以上により、リッチ変化時及びリーン変化時における空燃比検出値の変化量データとして修正空燃比の変化速度ΔφmR,ΔφmLが算出される。
e=compRL−1
α=1+kp・e+ki(Σe)
としてパラメータαを算出する。なお、kpは比例定数、kiは積分定数である。
の場合)、ステップS503に進んでパラメータαを1に初期化する。また、リーン向き変化時である場合(ステップS502がNOの場合)、そのままステップS504に進んで前記(4)式を用いて位相進み処理を実施する。これにより、リーン側への空燃比変化時において検出空燃比φsigがパラメータαに応じて補正され、修正空燃比φmが算出される。
次に、本発明における第2の実施の形態を、上記第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
目標空燃比とすると共にリッチ化フラグをクリアする。また、リーン変動(リッチ化フラグ=0)の場合、ステップS806に進み、ベース目標空燃比に強制変動振幅を加算した値を目標空燃比とすると共にリッチ化フラグをセットする。
>0であれば、ステップS915において空燃比補正係数のリッチ側変化速度ΔFAFRを次式により算出する。
ΔFAFR(k)=ΔFAFR(k-1)+ksm1(ΔFAF1(k)−ΔFAF1(k-1))
上式中、ksm1はなまし率である。
ΔFAFL(k)=ΔFAFL(k-1)+ksm1(ΔFAF1(k)−ΔFAF1(k-1))
また、タイマ値≦0になると、ステップS926においてΔFAFL算出期間フラグをクリアする。つまり、タイマ値が0に到達した後は、リーン側変化速度ΔFAFLが算出されないようになっている。
ラグのセット/クリアのタイミングに基づいて設定されるフラグであり、その詳細については後述する(後記ΔφmL算出期間フラグも同様)。
ΔφmR(k)=ΔφmR(k-1)+ksm2(Δφm(k)−Δφm(k-1))
上式中、ksm2はなまし率である。
=ΔφmR(k-1)とする。すなわち、ΔφmR算出期間フラグ=1であるのに修正空燃比
φmの変化がリーン向きである場合、ノイズや一時的な燃焼変動によりφmがばらついている可能性があり、そのばらつき分を排除すべく修正空燃比のリッチ側変化速度ΔφmRの算出をキャンセルする。
ΔφmL(k)=ΔφmL(k-1)+ksm2(Δφm(k)−Δφm(k-1))
ステップS1008でΔφm≧0の場合にはステップS1010に進み、ΔφmL(k)
=ΔφmL(k-1)とする。すなわち、ΔφmL算出期間フラグ=1であるのに修正空燃比
φmの変化がリッチ向きである場合、ノイズや一時的な燃焼変動によりφmがばらついている可能性があり、そのばらつき分を排除すべく修正空燃比のリーン側変化速度ΔφmLの算出をキャンセルする。
てΔφmLが算出される。この場合、ΔφmL算出開始タイマ及びΔφmL算出終了タイマを2組用いることにより、各タイマ値が0になる前にΔFAFL算出期間フラグが判定されることがあっても(図のt19以降参照)、何ら支障なくΔφmL算出期間フラグの設定が可能となる。但し、ΔφmL算出開始タイマ及びΔφmL算出終了タイマを1組だけ用いる構成とすることも可能である。
燃比検出値の変化量データを算出する構成としても良い。
のみを算出するようにしても良い。この場合、図12のFAF変化量判定(ステップS904,S906)、図13のΔFAFR算出(ステップS915)及び図14のΔFAFL算出(ステップS925)において、第1変化量ΔFAF1又は第2変化量ΔFAF2の何れか一方のデータを用いて演算処理等が実施される。
Claims (30)
- 内燃機関の排気通路に設置された空燃比センサと、
空燃比センサ信号から検出された空燃比検出値を目標値に一致させるための空燃比補正量を算出する補正量算出手段と、
前記空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データをそれぞれ算出する空燃比検出値変化算出手段と、
前記空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データをそれぞれ算出する補正量変化算出手段と、
前記算出した空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データと前記算出した空燃比補正量のリッチ側、リーン側への変化量データとに基づいて、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて空燃比センサの応答性を検出する応答性検出手段と、
前記検出した空燃比センサの応答性に基づいて当該空燃比センサの異常を検出する異常検出手段と、
を備えたことを特徴とする空燃比センサの異常検出装置。 - 前記応答性検出手段は、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて前記空燃比検出値の変化量データと前記空燃比補正量の変化量データとの比からセンサ応答性を算出し、前記異常検出手段は、前記算出した空燃比検出値の変化量データと空燃比補正量の変化量データとの比に基づいて空燃比センサの異常を検出する請求項1記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 前記異常検出手段は、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについての空燃比検出値の変化量データと空燃比補正量の変化量データとの比を所定の基準値と比較し、その結果に応じて空燃比センサの異常を検出する請求項2記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 空燃比補正量のリッチ側変化に対して空燃比検出値のリッチ側変化が大きいとされる場合にリッチ側応答性異常と判定し、空燃比補正量のリーン側変化に対して空燃比検出値のリーン側変化が大きいとされる場合にリーン側応答性異常と判定する請求項1乃至3の何れかに記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 前記空燃比検出値の変化量データとしてその変化速度又は変化加速度を算出し、前記空燃比補正量の変化量データとしてその変化速度又は変化加速度を算出する請求項1乃至4の何れかに記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 前記空燃比検出値の変化量データ及び前記空燃比補正量の変化量データの算出を前記空燃比補正量の変化挙動に基づいて許可又は禁止するデータ算出許可手段を更に備えた請求項1乃至5の何れかに記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 前記データ算出許可手段は、所定時間内における空燃比補正量のリッチ側又はリーン側への変化幅が規定値を超える場合にのみ空燃比検出値、空燃比補正量の各変化量データの算出を許可する請求項6記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 前記データ算出許可手段は、空燃比補正量の変化量データ算出を開始した後に空燃比検出値の変化量データ算出を開始するまでの遅延時間を設定し、該遅延時間が経過したタイミングで空燃比検出値の変化量データ算出を許可する請求項6又は7記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 内燃機関への燃料供給量の変化からそれに伴う空燃比センサ周囲のガス雰囲気変化までの輸送遅れ時間に基づいて前記遅延時間を設定する手段を備えた請求項8記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 前記データ算出許可手段は、空燃比補正量の変化量データ算出を許可した後、該算出を許可する期間を所定の規定時間で制限する請求項6乃至9の何れかに記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 前記データ算出許可手段は、空燃比補正量のリッチ側への変化幅が規定値を超えた場合において空燃比検出値がリーン側に変化した時、又は空燃比補正量のリーン側への変化幅が規定値を超えた場合において空燃比検出値がリッチ側に変化した時、空燃比検出値の変化量データ算出を禁止する請求項6乃至10の何れかに記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 内燃機関の排気通路に設置された空燃比センサと、
空燃比センサ信号から検出された空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データをそれぞれ算出する空燃比検出値変化算出手段と、
前記算出した空燃比検出値のリッチ側、リーン側への変化量データに基づいて、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて空燃比センサの応答性を検出する応答性検出手段と、
前記検出した空燃比センサの応答性に基づいて当該空燃比センサの異常を検出する異常検出手段と、
を備えたことを特徴とする空燃比センサの異常検出装置。 - 前記異常検出手段は、リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについてのセンサ応答性を所定の基準値と比較し、その結果に応じて空燃比センサの異常を検出する請求項12記載の空燃比センサの異常検出装置。
- リッチ側変化時の変化量データとリーン側変化時の変化量データとを対比させ、それらの大小関係に基づいてリッチ側応答性異常かリーン側応答性異常かを判定する請求項12又は13記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 前記空燃比検出値の変化量データとしてその変化速度又は変化加速度を算出する請求項12乃至14の何れかに記載の空燃比センサの異常検出装置。
- リッチ側への変化時、リーン側への変化時のそれぞれについて空燃比センサの応答性を等しくするような応答性パラメータを算出するパラメータ算出手段を更に備え、
前記異常検出手段は、前記応答性パラメータに基づいて空燃比センサの異常を検出する請求項1乃至15の何れかに記載の空燃比センサの異常検出装置。 - 空燃比をリッチ側及びリーン側に強制変動させる空燃比変動手段を備え、該空燃比変動手段による空燃比変動に伴い前記空燃比検出値がリッチ側に変化する時、又は前記空燃比検出値がリーン側に変化する時の変化量データを基にセンサ異常の検出を実施する請求項1乃至16の何れかに記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 前記空燃比変動手段は、その都度の内燃機関の運転状態に基づいて、空燃比変動の周期又は振幅の少なくとも何れかを設定する請求項17記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 前記空燃比変動手段は、内燃機関の低回転・低負荷領域では空燃比変動の周期を長く又は振幅を大きくし、同内燃機関の高回転・高負荷領域では空燃比変動の周期を短く又は振
幅を小さくする請求項18記載の空燃比センサの異常検出装置。 - 前記空燃比変動手段は、目標空燃比をリッチ側及びリーン側に振幅させるものであり、前記空燃比検出値が目標空燃比に到達する都度、当該目標空燃比をリッチ側目標空燃比とリーン側目標空燃比とで交互に切替設定する請求項17記載の空燃比センサの異常検出装置。
- 内燃機関の排気通路に設置された空燃比センサと、
空燃比センサ信号から検出された空燃比検出値を目標値に一致させるための空燃比補正量を算出する補正量算出手段と、
前記空燃比検出値のリッチ側又はリーン側への変化量データを算出する空燃比検出値変化算出手段と、
前記空燃比補正量のリッチ側又はリーン側への変化量データを算出する補正量変化算出手段と、を備え、
前記算出した空燃比検出値の変化量データと前記算出した空燃比補正量の変化量データとに基づいて前記空燃比センサの応答性を検出するようにした空燃比センサの応答性検出装置において、
前記空燃比検出値の変化量データ及び前記空燃比補正量の変化量データの算出を前記空燃比補正量の変化挙動に基づいて許可又は禁止するデータ算出許可手段を備えたことを特徴とする空燃比センサの応答性検出装置。 - 前記データ算出許可手段は、所定時間内における空燃比補正量のリッチ側又はリーン側への変化幅が規定値を超える場合にのみ空燃比検出値、空燃比補正量の各変化量データの算出を許可する請求項21記載の空燃比センサの応答性検出装置。
- 前記データ算出許可手段は、空燃比補正量の変化量データ算出を開始した後に空燃比検出値の変化量データ算出を開始するまでの遅延時間を設定し、該遅延時間が経過したタイミングで空燃比検出値の変化量データ算出を許可する請求項21又は22記載の空燃比センサの応答性検出装置。
- 内燃機関への燃料供給量の変化からそれに伴う空燃比センサ周囲のガス雰囲気変化までの輸送遅れ時間に基づいて前記遅延時間を設定する手段を備えた請求項23記載の空燃比センサの応答性検出装置。
- 前記データ算出許可手段は、空燃比補正量の変化量データ算出を許可した後、該算出を許可する期間を所定の規定時間で制限する請求項21乃至24の何れかに記載の空燃比センサの応答性検出装置。
- 前記データ算出許可手段は、空燃比補正量のリッチ側への変化幅が規定値を超えた場合において空燃比検出値がリーン側に変化した時、又は空燃比補正量のリーン側への変化幅が規定値を超えた場合において空燃比検出値がリッチ側に変化した時、空燃比検出値の変化量データ算出を禁止する請求項21乃至25の何れかに記載の空燃比センサの応答性検出装置。
- 空燃比をリッチ側及びリーン側に強制変動させる空燃比変動手段を備え、該空燃比変動手段による空燃比変動に伴い前記空燃比検出値がリッチ側に変化する時、又は前記空燃比検出値がリーン側に変化する時の変化量データを基に前記空燃比センサの応答性を検出する請求項21乃至26の何れかに記載の空燃比センサの応答性検出装置。
- 前記空燃比変動手段は、その都度の内燃機関の運転状態に基づいて、空燃比変動の周期
又は振幅の少なくとも何れかを設定する請求項27記載の空燃比センサの応答性検出装置。 - 前記空燃比変動手段は、内燃機関の低回転・低負荷領域では空燃比変動の周期を長く又は振幅を大きくし、同内燃機関の高回転・高負荷領域では空燃比変動の周期を短く又は振幅を小さくする請求項28記載の空燃比センサの応答性検出装置。
- 前記空燃比変動手段は、目標空燃比をリッチ側及びリーン側に振幅させるものであり、前記空燃比検出値が目標空燃比に到達する都度、当該目標空燃比をリッチ側目標空燃比とリーン側目標空燃比とで交互に切替設定する請求項27記載の空燃比センサの応答性検出装置。
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