JP2007009708A - Deterioration diagnostic device for linear air-fuel ratio sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はリニア空燃比センサの劣化診断装置に関し、より詳細には、エンジンの排気系に設けられ、排気ガス中の酸素濃度に比例する値を出力するリニア空燃比センサの劣化を検出するリニア空燃比センサの劣化診断装置に関する。 The present invention relates to a deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor, and more particularly, to a linear air-fuel ratio sensor that is provided in an engine exhaust system and that detects deterioration of a linear air-fuel ratio sensor that outputs a value proportional to the oxygen concentration in exhaust gas. The present invention relates to a deterioration diagnosis device for a fuel ratio sensor.
従来、この種のリニア空燃比センサの劣化診断装置としては、例えば特許文献1に開示されている技術がある。この特許文献1に開示されている技術では、通常運転時では、PID動作によって空燃比のフィードバック制御を実行するとともに、診断時には、フィードバック制御系のD動作を禁止してPI動作に切り換えることにより、リニア空燃比センサの出力変動を拡大し、センサ劣化度合いが大きい程、応答周期が長くなることに基づいて、リニア空燃比センサの応答劣化を拡大して検出するようにしている。
特許文献1に開示されている装置では、リニア空燃比センサの出力変動を拡大しているのでリニア空燃比センサの劣化判定が容易になる反面、診断時にD動作を禁止してPI動作に切り換えているので、目標空燃比に対する追従性が低下する結果、診断時のエミッション低下が不可避になるという問題があった。
In the device disclosed in
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、診断時のエミッション低下を可及的に防止することができ、精度の高い劣化検出を迅速に実行することのできるリニア空燃比センサの劣化診断装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of preventing as much as possible a decrease in emission during diagnosis and diagnosing deterioration of a linear air-fuel ratio sensor capable of quickly executing highly accurate deterioration detection. An object is to provide an apparatus.
上記課題を解決するために本発明は、エンジンの目標空燃比を制御するフィードバック制御系に設けられ、排気ガス中の酸素濃度に比例する値を出力するリニア空燃比センサの劣化診断装置であって、前記フィードバック制御系にインパルス状の外乱を所定回数出力する外乱発生手段と、外乱発生手段による外乱出力後にリニア空燃比センサの出力の微分値を出力する微分手段と、微分手段が出力した微分値に基づいてリニア空燃比センサのむだ時間と時定数とを劣化判定の判定パラメータとして演算する判定パラメータ演算手段と、リニア空燃比センサの出力が収束しているか否かを判定する収束判定手段とを備え、前記外乱発生手段は、むだ時間の演算を終了した時点で外乱の生成をリセットするものであるとともに、外乱のリセット後に収束判定手段がリニア空燃比センサの出力の収束を判定した場合に次回の外乱を生成するものであることを特徴とするリニア空燃比センサの劣化診断装置である。この態様では、リニア空燃比センサの劣化を診断するに当たり、外乱を生成した後、むだ時間を演算し、むだ時間の演算終了後に、外乱をリセットするようにしているので、フィードバック制御系の目標空燃比を維持したままの状態で、劣化診断を実行することが可能になるため、エミッションの低下も可及的に抑制することが可能になる。しかも、リニア空燃比センサの劣化状態に応じて必要最小限の期間だけ外乱を出力させることが可能になる。このため、診断時間を可及的に短縮化できるとともに、むだ時間に基づく正確な劣化診断を実行することが可能になる。この発明において、エンジンの目標空燃比は、原則として理論空燃比(λ=1)に設定される。さらに、外乱発生手段が生成する「外乱」とは、空燃比のフィードバック制御系の状態を一時的に乱す外的作用をいい、具体的な例としては、燃料噴射量を意図的にリッチ側またはリーン側に変動させることにより、空燃比のフィードバック制御系に付加されるものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor that is provided in a feedback control system that controls a target air-fuel ratio of an engine and outputs a value proportional to the oxygen concentration in exhaust gas. A disturbance generating means for outputting an impulse-like disturbance to the feedback control system a predetermined number of times, a differentiating means for outputting a differential value of the output of the linear air-fuel ratio sensor after the disturbance is output by the disturbance generating means, and a differential value output by the differentiating means Determination parameter calculation means for calculating the dead time and the time constant of the linear air-fuel ratio sensor as deterioration determination determination parameters, and a convergence determination means for determining whether or not the output of the linear air-fuel ratio sensor has converged. And the disturbance generating means resets the generation of the disturbance when the dead time calculation is completed, and after the disturbance is reset. A deterioration diagnosis device for the linear air-fuel ratio sensor, wherein the convergence determination unit and generates the next disturbance when determining the convergence of the output of the linear air-fuel ratio sensor. In this aspect, in diagnosing the deterioration of the linear air-fuel ratio sensor, the disturbance time is calculated after generating the disturbance, and the disturbance is reset after the calculation of the dead time. Since it is possible to execute the deterioration diagnosis while maintaining the fuel ratio, it is possible to suppress a reduction in emissions as much as possible. In addition, it is possible to output a disturbance only for a necessary minimum period according to the deterioration state of the linear air-fuel ratio sensor. For this reason, the diagnosis time can be shortened as much as possible, and an accurate deterioration diagnosis based on the dead time can be executed. In the present invention, the target air-fuel ratio of the engine is set to the theoretical air-fuel ratio (λ = 1) in principle. Furthermore, the “disturbance” generated by the disturbance generating means refers to an external action that temporarily disturbs the state of the feedback control system of the air-fuel ratio. As a specific example, the fuel injection amount is intentionally set to the rich side or By changing to the lean side, it is added to the feedback control system of the air-fuel ratio.
好ましい態様において、外乱発生手段による外乱の発生時にカウントを開始して、前記フィードバック制御系が有するむだ時間と時定数の和に相当するマスク期間を、外乱発生手段の外乱リセットを規制する期間としてカウントするマスク期間カウント手段を設け、前記外乱発生手段は、マスク期間がカウントされている間は外乱の出力を維持するものであり、前記判定パラメータ演算手段は、外乱発生手段が外乱を出力している間、微分手段が出力した微分値が所定のしきい値を越えることに基づいてむだ時間と時定数とを演算するものである。この態様では、マスク期間カウント手段によってマスク期間がカウントされている間、外乱発生手段が外乱を出力し続けるため、収束判定手段は、マスク期間を経過するまでは、収束判定が規制されることになる。そして、このマスク期間に外乱が出力され続けている間に、微分手段がリニア空燃比センサの出力から微分値を出力し、出力された微分値に基づいて判定パラメータ演算手段がむだ時間と時定数とを演算するので、判定パラメータ演算手段は、マスク期間がカウントされている間は、必ずむだ時間を演算し続け、フィードバック制御系自身の遅れ時間が経過して初めて収束判定を実行することになる。これにより、不随意な外乱による誤判定を防止することが可能になる。このマスク期間は、リニア空燃比センサのフィードバック制御系自身が有するむだ時間、時定数をキャンセルするためのものである。通常、リニア空燃比センサに排気ガス中の酸素が接触するまでに時間を要するので、実際の空燃比に対し、リニア空燃比センサ自身もハード上の制約としてむだ時間や一次遅れを有していることになる。そのようなむだ時間や一次遅れを考慮せずに演算された微分値のみで外乱を停止することとすれば、誤判定が生じることになるため、ハード上、最低限のむだ時間および一次遅れが生じると考えられる間は、マスク期間としてカウントし、このマスク期間を経過するまでは、判定パラメータ演算手段がむだ時間、時定数を演算し続けるようにして、劣化判定の精度を高めるようにしている。 In a preferred embodiment, counting is started when a disturbance is generated by the disturbance generating means, and a mask period corresponding to the sum of the dead time and the time constant of the feedback control system is counted as a period for restricting the disturbance reset of the disturbance generating means. A mask period counting means for maintaining the output of the disturbance while the mask period is counted, and the disturbance generating means outputs the disturbance. In the meantime, the dead time and the time constant are calculated based on the fact that the differential value output from the differentiating means exceeds a predetermined threshold value. In this aspect, while the mask period is counted by the mask period counting means, the disturbance generating means continues to output the disturbance, so that the convergence determining means is restricted from determining convergence until the mask period elapses. Become. Then, while the disturbance continues to be output during this mask period, the differentiating means outputs the differential value from the output of the linear air-fuel ratio sensor, and the determination parameter calculation means based on the output differential value causes the dead time and time constant. Therefore, the determination parameter calculation means always calculates the dead time while the mask period is counted, and executes the convergence determination only after the delay time of the feedback control system itself has elapsed. . This makes it possible to prevent erroneous determination due to involuntary disturbance. This mask period is for canceling the dead time and time constant of the feedback control system itself of the linear air-fuel ratio sensor. Usually, it takes time until oxygen in the exhaust gas comes into contact with the linear air-fuel ratio sensor. Therefore, the linear air-fuel ratio sensor itself has a dead time or a primary delay as a hardware restriction with respect to the actual air-fuel ratio. It will be. If the disturbance is stopped only with the differential value calculated without taking such dead time and first order lag into consideration, a misjudgment will occur, so the minimum dead time and first order lag will be reduced in hardware. While it is considered to occur, it is counted as a mask period, and until this mask period elapses, the determination parameter calculation means keeps calculating dead time and time constant so as to improve the accuracy of deterioration determination. .
好ましい態様において、前記フィードバック制御系の制御要素が外乱の収束に必要最低限の必要収束期間を、遅くとも外乱発生手段による外乱のリセット後にカウントする必要収束期間カウント手段を設け、前記収束判定手段は、前記必要収束期間の経過後に収束判定を実行するものである。この態様では、必要収束期間カウント手段によって必要収束期間がカウントされている間、収束判定手段は、必要収束期間を経過するまでは、収束判定が規制されることになる。このため外乱発生手段は、一の外乱を出力した後、必要収束期間が経過するまでは次の外乱の出力が禁止されることになる。この必要収束期間は、リニア空燃比センサのフィードバック制御系自身が外乱発生時に目標空燃比に出力を収束させるために最低限必要な時間である。そのような必要収束期間を経ずに次の外乱が出力された場合には、収束の過程で、たまたま別の外乱が生じて出力が収束した場合に、誤判定を来してしまうため、この必要収束期間が経過するまでは、仮に出力が収束していても収束判定を禁止して確実に出力を収束させた後、次の外乱を発生させるようにして、劣化判定の精度を高めるようにしている。なお必要収束期間のカウント開始タイミングは、好ましくは外乱発生手段による外乱のリセット時であるが、外乱の出力期間が収束期間に対して充分に短い場合には、外乱の出力開始時であってもよい。 In a preferred embodiment, the control element of the feedback control system is provided with a necessary convergence period counting means for counting a minimum necessary convergence period necessary for convergence of disturbance, at the latest after resetting the disturbance by the disturbance generating means, and the convergence determination means includes: The convergence determination is performed after the elapse of the necessary convergence period. In this aspect, while the necessary convergence period is counted by the necessary convergence period counting unit, the convergence determination unit is restricted from determining convergence until the necessary convergence period elapses. For this reason, the disturbance generating means is prohibited from outputting the next disturbance until the necessary convergence period elapses after outputting one disturbance. This necessary convergence period is a minimum time required for the feedback control system of the linear air-fuel ratio sensor itself to converge the output to the target air-fuel ratio when a disturbance occurs. If the next disturbance is output without passing through the necessary convergence period, an erroneous determination will occur if another disturbance occurs during the convergence process and the output converges. Until the required convergence period elapses, even if the output has converged, after the convergence judgment is prohibited and the output is reliably converged, the next disturbance is generated to improve the accuracy of the degradation judgment. ing. The count start timing of the necessary convergence period is preferably when the disturbance is reset by the disturbance generating means. However, if the disturbance output period is sufficiently shorter than the convergence period, even when the disturbance output is started. Good.
好ましい態様において、エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を設け、前記収束判定手段は、吸入空気量が所定のしきい値を越えて減量側に変化した場合には、当該吸入空気量が前記しきい値以下の場合に比べ収束条件を厳しくするものである。この態様では、吸入空気量の変化に伴う時定数の判定基準を補正し、劣化判定の精度を高めるようにしている。すなわち、吸入空気量が減量方向に変化すると、これに伴って、時定数も大きく変化するため、劣化の進んでいないリニア空燃比センサであっても、比較的反応が遅くなり、劣化誤判定を来すことになる。そこで、吸入空気量が減量側に所定量変化した場合には、収束条件を厳格にし、吸入空気量の変化に伴う時定数の判定基準を補正することとしている。 In a preferred embodiment, an intake air amount detecting means for detecting an intake air amount of the engine is provided, and the convergence determining means is configured to detect the intake air when the intake air amount exceeds the predetermined threshold value and changes to the decrease side. The convergence condition is stricter than when the amount is less than or equal to the threshold value. In this aspect, the determination criterion of the time constant accompanying the change in the intake air amount is corrected to improve the accuracy of the deterioration determination. In other words, when the intake air amount changes in the decreasing direction, the time constant also changes greatly.Therefore, even a linear air-fuel ratio sensor that has not progressed, the reaction is relatively slow, and an erroneous deterioration determination is made. Will come. Therefore, when the intake air amount changes by a predetermined amount to the decreasing side, the convergence condition is made strict, and the criterion for determining the time constant accompanying the change in the intake air amount is corrected.
好ましい態様において、エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を設け、前記収束判定手段は、吸入空気量が少ないほど収束条件を厳しくする。 In a preferred embodiment, intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the engine is provided, and the convergence determination means makes the convergence condition stricter as the intake air amount is smaller.
好ましい態様において、エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記フィードバック制御系の制御要素が外乱の収束に必要最低限の必要収束期間を、遅くとも外乱発生手段による外乱のリセット後にカウントする必要収束期間カウント手段とを設け、前記収束判定手段は、前記必要収束期間の経過後に収束判定を実行するものであり、前記必要収束時間カウント手段は、吸入空気量が所定のしきい値を越えて減量側に変化した場合には、当該吸入空気量が前記しきい値以下の場合に比べ必要収束期間を長く設定するものである。 In a preferred embodiment, the intake air amount detecting means for detecting the intake air amount of the engine, and the control element of the feedback control system counts the minimum necessary convergence period necessary for the convergence of the disturbance after the disturbance is reset by the disturbance generating means at the latest. Necessary convergence period counting means for performing convergence determination after the necessary convergence period has elapsed, and the necessary convergence time counting means is configured such that the amount of intake air has a predetermined threshold value. If the intake air amount is changed to the decreasing side, the necessary convergence period is set longer than in the case where the intake air amount is equal to or less than the threshold value.
好ましい態様において、エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記フィードバック制御系の制御要素が外乱の収束に必要最低限の必要収束期間を、遅くとも外乱発生手段による外乱のリセット後にカウントする必要収束期間カウント手段とを設け、前記収束判定手段は、前記必要収束期間の経過後に収束判定を実行するものであり、前記必要収束時間カウント手段は、吸入空気量が少ない程、必要収束期間を長く設定するものである。 In a preferred embodiment, the intake air amount detecting means for detecting the intake air amount of the engine, and the control element of the feedback control system counts the minimum necessary convergence period necessary for the convergence of the disturbance after the disturbance is reset by the disturbance generating means at the latest. Necessary convergence period counting means for performing the convergence determination after the necessary convergence period elapses, and the necessary convergence time counting means is configured such that the smaller the intake air amount is, the more necessary convergence period is. Is set longer.
以上説明したように、本発明によれば、リニア空燃比センサの劣化を診断するに当たり、リニア空燃比センサの劣化状態に応じて必要最小限の期間だけ外乱を出力させることが可能になるとともに、フィードバック制御系の目標空燃比を維持したままの状態で、劣化診断を実行することが可能になるため、診断時のエミッション低下を可及的に防止することができ、精度の高い劣化検出を迅速に実行することができるという顕著な効果を奏する。 As described above, according to the present invention, in diagnosing the deterioration of the linear air-fuel ratio sensor, it is possible to output a disturbance only for a minimum necessary period according to the deterioration state of the linear air-fuel ratio sensor. Deterioration diagnosis can be executed while the target air-fuel ratio of the feedback control system is maintained, so that it is possible to prevent as much as possible the emission reduction during diagnosis, and high-accuracy deterioration detection can be performed quickly. There is a remarkable effect that it can be executed.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施の一形態に係るエンジン10の系統図である。
FIG. 1 is a system diagram of an
図1を参照して、本実施形態の劣化判定装置1に係るエンジン10には、複数の気筒11が設けられるとともに、各気筒11の内部には、図略のクランクシャフトに連結されたピストン12が嵌挿されることにより、その上方に燃焼室14が形成されている。エンジン10には、前記クランクシャフトのエンジン回転速度Neを検出する回転角度センサSW1が設けられている。
Referring to FIG. 1, an
エンジン10のシリンダヘッドには、前記気筒11毎に燃焼室14に向かって開口する吸気ポート15、排気ポート16がそれぞれ形成されているとともに、これらのポート15、16には、吸気弁17および排気弁18がそれぞれ装備されている。
In the cylinder head of the
吸気ポート15には、吸気システム20が、排気ポート16には排気システム30がそれぞれ設けられている。
The
吸気システム20は、吸入空気を浄化するエアクリーナ21を上流端に備えている。エアクリーナ21には、エレメント22が内蔵されている。エアクリーナ21の下流側には、スロットルボディ23が設けられている。スロットルボディ23には、吸気システム20内を流通する吸入空気量Qaを調整するスロットルバルブ24が設けられている。そして、スロットルボディ23の下流側には、インテークマニホールド25が設けられ、このインテークマニホールド25の下流端に設けられた分岐吸気通路26が対応する気筒11の吸気ポート15に接続されている。図示の例では、分岐吸気通路26に燃料噴射弁27が設けられている。この吸気システム20には、エアクリーナ21とスロットルボディ23の間にエアフローセンサSW2が配置されている。エアフローセンサSW2は、エレメント22に濾過された吸入空気の吸入空気量Qaを出力するものである。さらに、スロットルボディ23には、当該スロットルバルブ24のスロットル開度TVOを検出するスロットルセンサSW3が設けられている。
The
排気システム30は、排気ポート16に接続されるエキゾーストマニホールド31と、このエキゾーストマニホールド31の下流側に配置され、当該エキゾーストマニホールド31内に排出された既燃ガスを浄化する三元触媒32とが設けられている。そして、この排気システム30には、三元触媒32の上流側に配置されたリニア空燃比センサSW4と、下流側に配置された酸素濃度センサSW5とが設けられている。リニア空燃比センサSW4は、既燃ガスから酸素濃度に概ね比例する信号を出力するためのものである。酸素濃度センサSW5は、理論空燃比に相当する酸素濃度で出力電圧が急変するように構成されており、理論空燃比に対し酸素濃度が多いか少ないかをオンオフ的に検出することにより、空燃比のフィードバック制御を実行するためのものである。リニア空燃比センサSW4は、フィードバック制御の実空燃比に相当する出力を演算するものであるのに対し、酸素濃度センサSW5は、浄化後の既燃ガスの酸素濃度に相当する検出値を演算するものである。本実施形態において、エンジンの目標空燃比は、原則として理論空燃比(λ=1)に設定される。
The
上述した各センサSW1〜SW5並びに燃料噴射弁27は、コントロールユニット100に接続されることにより、空燃比のフィードバック制御系を構成している。
Each of the sensors SW1 to SW5 and the
図2は本実施形態に係る劣化判定装置1の制御回路ブロック図であり、図3は図2の制御回路によって実現される劣化判定装置1のブロック線図である。
FIG. 2 is a control circuit block diagram of the
まず、図2を参照して、コントロールユニット100は、CPU101、ROMで具体化される補助記憶装置102、RAMで具体化される主記憶装置103を含んでいる。上述した各センサSW1〜SW5は、CPU101に接続されており、それぞれ対応する信号Ne、Qa、TVO、PF、SFをCPU101に出力するように構成されている。
First, referring to FIG. 2, the
CPU101は、補助記憶装置102に記憶されているプログラムに基づいて、各センサSW1〜SW5の出力した信号Ne、Qa、TVO、PF、SFを処理し、燃料噴射弁27を制御して空燃比をフィードバック制御するように構成されている。
The
補助記憶装置102には、詳しくは後述する劣化診断プログラムが記憶されている。
The
主記憶装置103は、補助記憶装置102に記憶されたプログラムを実行する過程で、各センサSW1〜SW5が出力した信号Ne、Qa、TVO、PF、SFやこれに基づいて演算された演算値を記憶するように構成されている。
In the process of executing the program stored in the
図3を参照して、コントロールユニット100は、同図に示すフィードバック制御系110を構成している。このフィードバック制御系110は、目標空燃比(λ=1)を目標値DVとする基準入力要素111と、基準入力要素111の出力した基準入力IPに補正をかけるBIAS補正要素112と、BIAS補正要素112に補正された動作信号ASに基づいて、エンジン10(より詳細には燃料噴射弁27)への操作量OVを決定する主制御要素114とを含んでいる。
Referring to FIG. 3,
BIAS補正要素112と主制御要素114との間には、リニア空燃比センサSW4により検出された実空燃比に相当する出力PFが入力されるようになっており、主制御要素114は、基準入力要素111の基準入力IPからBIAS補正要素112の補正量SSを差し引き、さらにリニア空燃比センサSW4の出力PFを差し引いた動作信号ASを受けて、ゲインKPを含む所定の伝達関数GP(S)に基づき、操作量OVを出力するように構成されている。
An output PF corresponding to the actual air-fuel ratio detected by the linear air-fuel ratio sensor SW4 is input between the
次に、基準入力要素111とBIAS補正要素112との間には、副制御要素115が接続されている。この副制御要素115は、酸素濃度センサSW5からの検出値SFを受けて、ゲインKSを含む所定の伝達関数GS(S)に基づき、副補正量SbSを出力するように構成されている。従って、主制御要素114には、この副補正量SbSが差し引かれた動作信号ASが入力されることになっている。
Next, a
さらに、本実施形態に係るフィードバック制御系110には、外乱LR、RLを交互に発生させる外乱発生手段116が機能的に構成されている。この外乱発生手段116は、補助記憶装置102に記憶されたプログラムが実行されることにより、次に説明するリニア空燃比センサSW4の劣化診断時において、動作するものである。外乱発生手段116は、燃料噴射量にインパルス状の外乱を与えることによって、過渡的に空燃比をリッチ側またはリーン側に変更するように構成されている。以下の説明では、リッチ側に空燃比を変化させるときの外乱はLRと表記し、リーン側に空燃比を変化させるときの外乱はRLと表記する。外乱発生手段116が出力した外乱LR、RLの発生回数NLR、NRLは、それぞれ主記憶装置103に記憶されるようになっている。そして、予め劣化診断プログラムに設定されている出力回数NENDだけ外乱LR、RLを交互に同数出力するように設定されている。これにより、診断によって意図的に変更された空燃比が中和され、主制御要素114によって制御されている空燃比が必要以上に乱されないようにして、エミッションの低下を阻止するようにしている。
Further, the
図4および図5は本実施形態における劣化診断プログラムのフローチャートである。また図6は図4および図5のフローチャートを実行することによって得られた信号のタイミングチャートである。 4 and 5 are flowcharts of the deterioration diagnosis program in the present embodiment. FIG. 6 is a timing chart of signals obtained by executing the flowcharts of FIGS.
まず、図4および図6を参照して、劣化診断プログラムが実行されると、CPU101は診断条件が成立するのを待機する(ステップS1)。ここで診断条件とは、
(1) 回転角度センサSW1で検出されるエンジン回転速度Neの変化量が所定変化量以下であり、
(2) スロットルセンサSW3によって検出されるスロットル開度TVOの変化量が所定変化量以下であり、且つ
(3) CE=Qa/Neで演算される充填効率CEの変化量が所定変化量以下である
という条件を全て満たすいわゆる定常運転時であることをいう。
First, referring to FIG. 4 and FIG. 6, when the deterioration diagnosis program is executed, the
(1) The change amount of the engine rotation speed Ne detected by the rotation angle sensor SW1 is equal to or less than a predetermined change amount,
(2) The change amount of the throttle opening TVO detected by the throttle sensor SW3 is not more than a predetermined change amount, and (3) The change amount of the charging efficiency CE calculated by CE = Qa / Ne is not more than the predetermined change amount. It means that it is a so-called steady operation that satisfies all of the conditions.
仮に加速時等、診断条件を満たさない場合には、診断条件を満たすまで待機し、診断条件が成立している場合には、次に収束判定しきい値設定サブルーチンに移行し、収束判定しきい値ThC、dThCが設定される(ステップS2)。 If the diagnostic conditions are not met, such as during acceleration, the system waits until the diagnostic conditions are met.If the diagnostic conditions are met, the process proceeds to the convergence determination threshold setting subroutine to determine the convergence threshold. Values ThC and dThC are set (step S2).
収束判定しきい値ThC、dThCが設定されると、今度はこの収束判定しきい値ThC、dThCに基づいて、収束判定が実行される(ステップS3)。この収束判定では、外乱発生手段116による外乱RL、LRがリセットされている状態において、図6に示すように、リニア空燃比センサSW4の出力PFの変動幅OPとしきい値ThCとが比較されるとともに、微分値DO2の変動幅dOPとしきい値dThCとが比較され、各変動幅OP、dOPが何れも対応するしきい値ThC、dThC未満である場合に空燃比が収束したと判定する。このステップS3を実行することにより、CPU101は、収束判定手段を機能的に構成している。
When the convergence determination threshold values ThC and dThC are set, the convergence determination is executed based on the convergence determination threshold values ThC and dThC (step S3). In this convergence determination, the fluctuation range OP of the output PF of the linear air-fuel ratio sensor SW4 is compared with the threshold value ThC as shown in FIG. 6 in a state where the disturbances RL and LR by the disturbance generating means 116 are reset. At the same time, the fluctuation range dOP of the differential value D O2 and the threshold value dThC are compared, and it is determined that the air-fuel ratio has converged when the fluctuation ranges OP and dOP are both less than the corresponding threshold values ThC and dThC. By executing step S3, the
空燃比が収束したと判定されると、CPU101は、タイマをスタートし(ステップS4)、タイマのカウントダウンにより、そのタイマ時間が0になるのを待機する(ステップS5)。そして、タイマ時間が0になった後、診断を開始してから外乱LR、RLの発生回数NLR、NRLが比較され(ステップS6)、NRL>NLRが成立する場合には外乱LRがフィードバック制御系110に出力されるとともに(ステップS7)、不成立の場合には、外乱RLがフィードバック制御系110に出力される(ステップS8)。これにより、例えば、図6に示すように、まず、外乱LRが出力され、これによってリニア空燃比センサSW4の出力が変化することになる。
If it is determined that the air-fuel ratio has converged, the
外乱発生手段116が外乱LR(またはRL)を出力すると、CPU101は、リニア空燃比センサSW4の出力PFの微分値DO2を演算する(ステップS9)。これにより、リニア空燃比センサSW4の出力PFが外乱LR(またはRL)によってどのように変化するか把握することが可能になる。このように本実施形態のCPU101は、外乱発生手段116による外乱出力後にリニア空燃比センサSW4の出力PFを微分した微分値DO2を出力する微分手段を機能的に構成している。
When the disturbance generating means 116 outputs a disturbance LR (or RL),
ここで、リニア空燃比センサSW4の検出値は、通常、所定のむだ時間Lと時定数τを伴うものである。 Here, the detected value of the linear air-fuel ratio sensor SW4 usually has a predetermined dead time L and a time constant τ.
図7はリニア空燃比センサSW4のステップ応答特性を示すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing the step response characteristics of the linear air-fuel ratio sensor SW4.
図7を参照して、リニア空燃比センサSW4の入力x(t)と出力y(t)との間には
y(t)=x(t−L) (L≧0) (1)
という関係が成立し、むだ時間要素としてのリニア空燃比センサSW4は、次式の伝達関数に従う。
Referring to FIG. 7, between the input x (t) and the output y (t) of the linear air-fuel ratio sensor SW4,
y (t) = x (t−L) (L ≧ 0) (1)
The linear air-fuel ratio sensor SW4 serving as a dead time element follows a transfer function of the following equation.
G(s)=Y(s)/X(s)=e-Ls (2)
但し、Y(s):出力の複素関数、X(s):入力の複素関数
従って、むだ時間要素としてのリニア空燃比センサSW4のステップ応答h(t)は、逆ラプラス変換により、次式の通りとなり、図7のように決まる。
G (s) = Y (s) / X (s) = e −Ls (2)
However, Y (s): Complex function of output, X (s): Complex function of input Therefore, the step response h (t) of the linear air-fuel ratio sensor SW4 as a dead time element is expressed by the following equation by inverse Laplace transform. As shown in FIG.
h(t)=u(t−L) (3)
但し、u(t):単位ステップ関数(1(t≧0)且つ0(t<0))
そこで、本実施形態では、むだ時間Lが経過するのを待機し、むだ時間Lの終了を検出して外乱LR、RLをリセットするようにしている。かかる制御を実行するために、CPU101は、図4に示すように、演算された微分値±DO2と所定のリセットしきい値±ThDとを比較し、+DO2>+ThDまたは−DO2<−ThDが成立するのを待機し(ステップS10)、成立した場合には、リニア空燃比センサSW4のむだ時間Lを演算し(ステップS11)、外乱発生手段116による外乱をリセットする(ステップS12)。
h (t) = u (t−L) (3)
Where u (t): unit step function (1 (t ≧ 0) and 0 (t <0))
Therefore, in this embodiment, the system waits for the dead time L to elapse, detects the end of the dead time L, and resets the disturbances LR and RL. To perform such control,
次に、時定数τは、一次遅れ要素の伝達関数
G(s)=Y(s)/X(s)=K/(1−τ) (4)
の定数である。
Next, the time constant τ is the transfer function of the first-order lag element
G (s) = Y (s) / X (s) = K / (1-τ) (4)
Is a constant.
この式(4)から逆ラプラス変換によって得られるステップ応答h(t)
h(t)=K(1−e-t/M) (5)
但し、K、M:定数
から、
h(t)|τ=M =0.632K (6)
が得られることから、これにむだ時間Lの特性を加えると、時定数τとリニア空燃比センサSW4のステップ応答h(t)とは図7で示す関係になる。
Step response h (t) obtained by inverse Laplace transform from this equation (4)
h (t) = K (1−e −t / M ) (5)
However, from K and M: constants,
h (t) | τ = M = 0.632K (6)
Therefore, if the characteristic of the dead time L is added to this, the time constant τ and the step response h (t) of the linear air-fuel ratio sensor SW4 have the relationship shown in FIG.
図7から明らかなように、時定数τが大きい程、ステップ応答波形の立ち上がりが遅くなり、最終値に達するまでの時間がかかる。そして、リニア空燃比センサSW4の劣化が進む程、時定数τは長くなる。 As is apparent from FIG. 7, the larger the time constant τ, the slower the rise of the step response waveform, and the longer it takes to reach the final value. As the deterioration of the linear air-fuel ratio sensor SW4 progresses, the time constant τ becomes longer.
図5を参照して、そこで本実施形態では、時定数τを劣化診断の要素として取り入れるために、リニア空燃比センサSW4の出力の微分ピーク値(CPU101が出力した微分値±DO2のピーク値)DO2PKを演算し(ステップS14)、この微分ピーク値DO2PKからリニア空燃比センサSW4の時定数τを演算するようにしている(ステップS15)。
Referring to FIG. 5, in this embodiment, in order to incorporate the time constant τ as an element of deterioration diagnosis, the differential peak value of the output of the linear air-fuel ratio sensor SW4 (the peak value of the differential value ± D O2 output by the
時定数τの演算が終了すると、CPU101は、外乱発生手段116が生成した外乱が、燃料を減量するものであったか、増量するものであったかを判定し(ステップS16)、減量の場合はRLとして、増量の場合はLRとして、それぞれ判定パラメータ(演算されたむだ時間L、時定数τ)を主記憶装置103に保存し(ステップS17、S18)、主記憶装置103に記憶されている発生回数NLR、NRLをインクリメントする(ステップS19、S20)。
When the calculation of the time constant τ is completed, the
その後、各外乱LR、RLについて、所要の回数NENDを終了したか否かが判定され(ステップS21、S22)、何れかの発生回数NLR、NRLが所要の回数NENDに満たない場合には、ステップS1に戻って処理を繰り返し、双方の発生回数NLR、NRLが終了している場合には、劣化判定処理に移行する。 Thereafter, for each disturbance LR, RL, it is determined whether or not the required number of times N END has been completed (steps S21 and S22), and any of the number of occurrences N LR and N RL is less than the required number of times N END. In step S1, the process is repeated, and when both occurrences N LR and N RL have been completed, the process proceeds to the deterioration determination process.
図8は劣化判定処理の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing details of the deterioration determination process.
図8を参照して、ここでは、劣化判定を行うために、むだ時間Lと時定数τの和を過渡時間Tとして定義し、ステップS22までの処理が終了すると、CPU101は、リッチ側の外乱LRとリーン側の外乱RLに係る平均過渡時間TLR、TRLをそれぞれ演算する(ステップS211)。次いで、両平均過渡時間TLR、TRLの絶対値の差を演算し、その値が所定のしきい値ThBを越えていないかどうか判定する(ステップS212)。各平均過渡時間TLR、TRLにおいて、絶対値の差が大きい場合には、主制御要素114による空燃比制御がリッチ側またはリーン側にずれてしまうので、そのようなずれを防止するために、両平均過渡時間TLR、TRLの絶対値の差が演算されている。
Referring to FIG. 8, here, in order to determine the deterioration, the sum of the dead time L and the time constant τ is defined as the transition time T, and when the processing up to step S22 is completed, the
仮に両平均過渡時間TLR、TRLの絶対値の差がしきい値ThB以下の場合、今度は、両平均過渡時間TLR、TRLの絶対値の和がしきい値ThAを越えているか否かが判定される(ステップS213)。両平均過渡時間TLR、TRLの絶対値の和が大きい場合には、酸素濃度センサSW5でサブフィードバック制御を実行していることもあり、フィードバック制御が過補正になり、制御が緩慢になって発散しやすくなるからである。 If both the average transient time T LR, when the difference between the absolute value of T RL is less than or equal to the threshold ThB, or turn, the sum of the absolute values of both average transient time T LR, T RL exceeds the threshold value ThA It is determined whether or not (step S213). If the sum of the absolute values of both average transient time T LR, T RL is large, sometimes running sub feedback control by the oxygen concentration sensor SW5, the feedback control becomes excessive correction, control becomes slow It is easy to diverge.
仮に、両平均過渡時間TLR、TRLの絶対値の和がしきい値ThA以下の場合には、過渡時間について正常と判定される(ステップS214)。他方、両平均過渡時間TLR、TRLの絶対値の和がしきい値ThAを越えている場合には、リニア空燃比センサSW4の劣化がリッチ側でもリーン側でも起きていると判定される(ステップS215)。 If the sum of absolute values of both average transient times T LR and T RL is equal to or less than the threshold value ThA, it is determined that the transient time is normal (step S214). On the other hand, when the sum of the absolute values of both average transient times T LR and T RL exceeds the threshold value ThA, it is determined that the deterioration of the linear air-fuel ratio sensor SW4 occurs on both the rich side and the lean side. (Step S215).
他方、ステップS212において、両平均過渡時間TLR、TRLの絶対値の差がしきい値ThBを越えている場合、リッチ側の平均過渡時間TLRとリッチ側のしきい値ThRとが比較されてリッチ側で過渡時間劣化が生じているか否かが判定され(ステップS216)、しきい値ThRを越えている場合には、リッチ側過渡時間TLR劣化が生じていると判定される(ステップS217)。他方、平均過渡時間TLRがしきい値ThR以下の場合には、さらにリーン側の平均過渡時間TRLとリーン側のしきい値ThLとが比較され、リーン側で過渡時間劣化が生じているか否かが判定される(ステップS218)。リーン側の平均過渡時間TRLがしきい値ThLを越えている場合には、リーン側過渡時間TRL劣化が生じていると判定され(ステップS219)、しきい値ThL以内である場合には、正常判定がなされる。なおしきい値ThB、ThAの設定によっては、ステップS218を省略し、ステップS216でNOと判定された場合には、そのままステップS219の判定を実行するようにしてもよい。 On the other hand, if the difference between the absolute values of the average transient times T LR and T RL exceeds the threshold value ThB in step S212, the rich average transient time T LR is compared with the rich threshold value ThR. Then, it is determined whether or not the transient side deterioration has occurred on the rich side (step S216). If the threshold value ThR is exceeded, it is determined that the rich side transient time T LR deterioration has occurred (step S216). Step S217). On the other hand, if the average transient time T LR is equal to or less than the threshold value ThR, the lean-side average transient time T RL and the lean-side threshold value ThL are further compared, and whether transient time degradation has occurred on the lean side. It is determined whether or not (step S218). When the lean-side average transient time T RL exceeds the threshold value ThL, it is determined that the lean-side transient time T RL has deteriorated (step S219), and when it is within the threshold value ThL. A normal judgment is made. Depending on the settings of the threshold values ThB and ThA, step S218 may be omitted, and if NO is determined in step S216, the determination in step S219 may be performed as it is.
そして、ステップS214、S215、S217、S219の何れかが終了すると、処理が終了する。このように本実施形態では、CPU101が図4のステップS11並びに図5のステップS15を実行することにより、判定パラメータ演算手段を機能的に構成している。
Then, when any of steps S214, S215, S217, and S219 ends, the process ends. As described above, in the present embodiment, the
図9は、時定数τと吸入空気量Qaとの関係を示すグラフである。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the time constant τ and the intake air amount Qa.
図9を参照して、一般に、リニア空燃比センサSW4の特性として、エアフローセンサSW2で検出される吸入空気量Qaが多くなる程、時定数τは長くなる性質があり、例えば、ある吸入空気量Qa1から減量方向に吸入空気量QaがΔQaだけ減量すると、時定数τもΔτだけ低減する。このため、フィードバック制御の収束判定を行うに当たり、常に一定の値でしきい値ThC、dThCを設定している場合には、劣化したリニア空燃比センサSW4であっても、吸入空気量Qaの低減によって時定数τが短縮されることによって正常判定がなされる恐れがある。そこで本実施形態では、吸入空気量Qaの変動によってしきい値ThC、dThCが変更されるように構成されている。 Referring to FIG. 9, generally, as a characteristic of the linear air-fuel ratio sensor SW4, the time constant τ becomes longer as the intake air amount Qa detected by the airflow sensor SW2 increases. For example, a certain intake air amount When the intake air amount Qa is decreased by ΔQa in the decreasing direction from Qa1, the time constant τ is also decreased by Δτ. For this reason, when the threshold values ThC and dThC are always set to constant values for determining the convergence of the feedback control, even if the linear air-fuel ratio sensor SW4 is deteriorated, the intake air amount Qa is reduced. As a result, the time constant τ may be shortened, and normality may be determined. In view of this, the present embodiment is configured such that the threshold values ThC and dThC are changed according to the variation of the intake air amount Qa.
図10は図4における収束判定しきい値設定サブルーチン(ステップS2)の一例を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing an example of the convergence determination threshold value setting subroutine (step S2) in FIG.
図10を参照して、このサブルーチンでは、まず、吸入空気量Qaと吸入空気量Qaの減量側への変化量ΔQaとを演算し(ステップS201)、演算された変化量ΔQaと所定のしきい値VQaとを比較する(ステップS202)。そして、変化量ΔQaがしきい値VQaを越えている場合には、収束判定しきい値ThC、dThCを小さな値に設定して、収束判定が厳格になるようにし(ステップS203)、しきい値VQa以下の場合には、収束判定しきい値ThC、dThCが大きな値に設定されるようにしている(ステップS204)。 Referring to FIG. 10, in this subroutine, first, an intake air amount Qa and a change amount ΔQa of the intake air amount Qa to the decreasing side are calculated (step S201), and the calculated change amount ΔQa and a predetermined threshold are calculated. The value V Qa is compared (step S202). When the change amount ΔQa exceeds the threshold value V Qa , the convergence determination threshold values ThC and dThC are set to small values so that the convergence determination becomes strict (step S203). If the value is less than or equal to the value V Qa , the convergence determination threshold values ThC and dThC are set to large values (step S204).
このように図10に示す形態では、エンジンの吸入空気量Qaを検出する吸入空気量検出手段としてのエアフローセンサSW2を設け、CPU101によって機能的に構成される収束判定手段は、吸入空気量Qaが所定のしきい値VQaを越えて減量側に変化した場合には、当該吸入空気量Qaが前記しきい値VQa以下の場合に比べ収束条件を厳しくするものである。このため図10に示す実施形態では、吸入空気量Qaの変化に伴う時定数τの判定基準を補正し、劣化判定の精度を高めるようにしている。すなわち、吸入空気量Qaが減量方向に変化すると、これに伴って、時定数τも大きく変化するため、劣化の進んでいないリニア空燃比センサSW4であっても、比較的反応が遅くなり、劣化誤判定を来すことになる。そこで、吸入空気量Qaが減量側に所定量変化した場合には、収束条件を厳格にし、吸入空気量Qaの変化に伴う時定数τの判定基準を補正することとしている。
As described above, in the form shown in FIG. 10, the airflow sensor SW2 is provided as the intake air amount detection means for detecting the intake air amount Qa of the engine, and the convergence determination means functionally configured by the
図11は図4における収束判定しきい値設定サブルーチン(ステップS2)の別の例を示すフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart showing another example of the convergence determination threshold value setting subroutine (step S2) in FIG.
図11を参照して、この例では、予め、吸入空気量Qaからしきい値ThC、dThCを求めるマップ220を主記憶装置103内に記憶させておき、エアフローセンサSW2から検出された吸入空気量Qaからしきい値ThC、dThCを索引して(ステップS205)、収束判定しきい値ThC、dThCを設定するようにしている(ステップS206)。この形態では、吸入空気量Qaが少なくなるに連れて収束判定しきい値ThC、dThCの値を小さく設定し、収束判定を厳格にすることが可能になる。このように図11の実施形態では、エンジン10の吸入空気量Qaを検出するエアフローセンサSW2を設け、CPU101が機能的に構成する収束判定手段は、吸入空気量Qaが少ないほど収束条件を厳しくするものである。図11の実施形態においても、吸入空気量Qaの変化に伴う時定数τの判定基準を補正することができる結果、誤判定を回避することが可能になる。
Referring to FIG. 11, in this example, a
以上説明したように本実施形態では、実空燃比に相当する制御量をフィードバックするリニア空燃比センサSW4の劣化を診断するに当たり、外乱LR、RLを生成した後、むだ時間Lを演算し、むだ時間Lの演算が終了した後、外乱LR、RLをリセットするようにしているので、フィードバック制御系110の目標空燃比を維持したままの状態で、劣化診断を実行することが可能になるため、エミッションの低下も可及的に抑制することが可能になる。しかも、リニア空燃比センサSW4の劣化状態に応じて必要最小限の期間だけ外乱LR、RLを出力させることが可能になる。このため、診断時間を可及的に短縮化できるとともに、むだ時間Lに基づく正確な劣化診断を実行することが可能になる。
As described above, in this embodiment, in diagnosing the deterioration of the linear air-fuel ratio sensor SW4 that feeds back the control amount corresponding to the actual air-fuel ratio, after generating the disturbances LR and RL, the dead time L is calculated and the dead time is calculated. Since the disturbances LR and RL are reset after the calculation of the time L, the deterioration diagnosis can be executed while the target air-fuel ratio of the
従って、本実施形態によれば、実空燃比に相当する制御量をフィードバックするリニア空燃比センサSW4の劣化を診断するに当たり、リニア空燃比センサSW4の劣化状態に応じて必要最小限の期間だけ外乱LR、RLを出力させることが可能になるとともに、フィードバック制御系110の目標空燃比を維持したままの状態で、劣化診断を実行することが可能になるため、診断時のエミッション低下を可及的に防止することができ、精度の高い劣化検出を迅速に実行することができるという顕著な効果を奏する。
Therefore, according to the present embodiment, in diagnosing the deterioration of the linear air-fuel ratio sensor SW4 that feeds back the control amount corresponding to the actual air-fuel ratio, the disturbance is applied for a minimum period according to the deterioration state of the linear air-fuel ratio sensor SW4. It is possible to output LR and RL, and it is possible to execute a deterioration diagnosis while maintaining the target air-fuel ratio of the
上述した実施形態は本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。 The above-described embodiments are merely preferred specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments.
図12は本発明の別の実施形態に係るフローチャートであり、図13は図12のフローチャートを実行することによって得られたタイミングチャートである。 FIG. 12 is a flowchart according to another embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a timing chart obtained by executing the flowchart of FIG.
図12、図13を参照して、同図に示す実施形態では、予め主記憶装置103にエンジン回転速度Neと負荷LDとによってマスク期間Tmkを決定するマップ240を記憶している。そして、ステップS5とステップS6との間に、マップ240を索引するステップS30と、索引されたマスク期間TmkだけタイマをスタートさせるステップS31とを追加するとともに、ステップS11とステップS12との間に、索引されたマスク期間Tmkの経過を判定するステップS32と、マスク期間Tmkが経過していない場合には、収束判定の検出値を破棄してステップS10に戻るステップS33とを追加している点が図4、図5のフローチャートと相違している。
With reference to FIGS. 12 and 13, in the embodiment shown in FIG. 12, a
このマスク期間Tmkは、正常なリニア空燃比センサSW4の過渡時間T(むだ時間Lと時定数τの和)に相当する長さに設定されているものである。このマスク期間Tmkは、リニア空燃比センサSW4のフィードバック制御系110自身が有するむだ時間や、時定数をキャンセルするためのものである。通常、リニア空燃比センサSW4に排気ガス中の酸素が接触するまでに時間を要するので、実際の空燃比に対し、リニア空燃比センサSW4自身もハード上の制約としてむだ時間や一次遅れを有していることになる。そのようなむだ時間Lや一次遅れを考慮せずに演算された微分値DO2のみで外乱LR、RLを停止することとすれば、誤判定が生じることになるため、ハード上、最低限のむだ時間、一次遅れが生じると考えられる間は、マスク期間Tmkとしてカウントし、このマスク期間Tmkを経過するまでは、判定パラメータ演算手段としてのCPU101がむだ時間L、時定数τを演算し続けるようにして、劣化判定の精度を高めるようにしている。
This mask period Tmk is set to a length corresponding to the transition time T (sum of the dead time L and the time constant τ) of the normal linear air-fuel ratio sensor SW4. This mask period Tmk is for canceling the dead time and time constant of the
この結果、本実施形態では、図13に示すように、外乱発生手段116による外乱LR、RLの発生時にカウントを開始して、前記フィードバック制御系110が有するむだ時間Lおよび時定数相当のマスク期間Tmkをカウントするマスク期間カウント手段を機能的に構成し、前記外乱発生手段116は、マスク期間Tmkがカウントされている間は外乱LR、RLの出力を維持することになる。このため本実施形態では、マスク期間Tmkを経過するまでは、収束判定が規制されることになる。そして、このマスク期間Tmkに外乱LR、RLが出力され続けている間に、リニア空燃比センサSW4の出力から微分値DO2が出力され、出力された微分値DO2に基づいてむだ時間Lが演算されるので、マスク期間Tmkがカウントされている間は、必ずむだ時間Lが演算され続け、フィードバック制御系110自身の遅れ時間Tが経過して初めて収束判定を実行することになる。これにより、不随意な外乱による誤判定を防止することが可能になる。
As a result, in this embodiment, as shown in FIG. 13, the counting is started when the disturbances LR and RL are generated by the disturbance generating means 116, and the dead time L and the mask period corresponding to the time constant of the
図14は本発明のさらに具体的な態様を示すフローチャートであり、図15は図14のフローチャートを実行することによって得られたタイミングチャートである。 FIG. 14 is a flowchart showing a more specific aspect of the present invention, and FIG. 15 is a timing chart obtained by executing the flowchart of FIG.
図14および図15を参照して、各図に示す実施形態では、ステップS12の次に必要収束時間TCを設定するステップS40を設け、ステップS5とステップS6との間に、前回の外乱LR、RLの後に必要収束時間TCが経過するのを判定し、未経過の場合には、ステップS4に戻ってタイマを再セットするようにしたステップS41を挿入している点が、図4、図5の実施形態と異なっている。 Referring to FIGS. 14 and 15, in the embodiment shown in each figure, step S40 for setting the required convergence time TC is provided after step S12, and the previous disturbance LR, between step S5 and step S6, is provided. It is determined that the necessary convergence time TC elapses after RL, and if it has not elapsed, the process returns to step S4 to insert step S41 so as to reset the timer, as shown in FIGS. This is different from the embodiment.
必要収束期間TCは、フィードバック制御系110自身が外乱LR、RL発生時に目標空燃比に出力を収束させるために最低限必要な時間である。そのような必要収束期間TCを経ずに次の外乱LR、RLが出力された場合には、収束の過程で、たまたま別の外乱LR、RLが生じて出力が収束した場合に、誤判定を来してしまうため、この必要収束期間TCが経過するまでは、仮に出力が収束していても収束判定を禁止して確実に出力を収束させた後、次の外乱LR、RLを発生させるようにして、劣化判定の精度を高めるようにしている。
The necessary convergence period TC is a minimum time required for the
この結果、図14の実施形態では、必要収束期間TCを経過するまでは、収束判定が規制されることになるため、外乱発生手段116は、一の外乱LR(またはRL)を出力した後、必要収束期間TCが経過するまでは次の外乱RL(またはLR)の出力が禁止されることになる。これにより、不随意な外乱による誤った収束判定を防止し、次の外乱RL(またはLR)での遅れ時間Tの演算を正確にすることが可能になる。
As a result, in the embodiment of FIG. 14, the convergence determination is restricted until the required convergence period TC elapses. Therefore, the
なお、必要収束期間TCのカウント開始タイミングは、遅くとも外乱発生手段116による外乱LR、RLのリセット後にカウントするものであればよく、好ましくは外乱発生手段116による外乱LR、RLのリセット時であればよい。外乱LR、RLの出力期間は、リニア空燃比センサSW4の劣化状態によって変化するので、カウント開始タイミングを外乱LR、RLのリセット時に設定すれば、必要収束期間TCの制御が容易になる。但し、外乱LR、RLの出力期間が収束期間に対して充分に短い場合には、外乱LR、RLの出力開始時に設定してもよい。また、反対に、フィードバック制御系110のフィードバック性能に合わせた変数を必要収束期間TCに設定してもよい。このように本実施形態では、CPU101が、遅くとも外乱発生手段116による外乱LR、RLのリセット後にカウントする必要収束期間TCをカウントする必要収束期間カウント手段を機能的に構成している。
The count start timing of the necessary convergence period TC may be counted at the latest after the disturbances LR and RL are reset by the
さらに、本実施形態を具体化するに当たり、吸入空気量Qaが所定のしきい値を越えて減量側に変化した場合には、当該吸入空気量Qaが前記しきい値以下の場合に比べ必要収束期間TCを長く設定するようにしてもよい。 Furthermore, when the present embodiment is embodied, if the intake air amount Qa exceeds the predetermined threshold and changes to the decrease side, the necessary convergence is required as compared with the case where the intake air amount Qa is equal to or less than the threshold. The period TC may be set longer.
或いは、吸入空気量Qaが少ない程、必要収束期間TCを長く設定するようにしてもよい。 Alternatively, the required convergence period TC may be set longer as the intake air amount Qa is smaller.
また、図12、図13で示したマスク期間や図14、図15で示した必要収束期間は、同じフローの中で実現することも可能である。 Further, the mask period shown in FIGS. 12 and 13 and the necessary convergence period shown in FIGS. 14 and 15 can be realized in the same flow.
さらに、劣化診断を具体化するに当たり、図8で示したフローチャートをむだ時間L毎、時定数τ毎に実行し、それぞれの劣化状態を判定するようにしてもよい。 Further, in realizing the deterioration diagnosis, the flowchart shown in FIG. 8 may be executed for each dead time L and for each time constant τ to determine each deterioration state.
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。 It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
1 劣化判定装置
10 エンジン
20 吸気システム
27 燃料噴射弁
30 排気システム
32 三元触媒
100 コントロールユニット
101 CPU(微分手段、判定パラメータ演算手段、収束判定手段、マスク期間カウント手段、必要収束期間カウント手段の一例)
102 補助記憶装置
103 主記憶装置
110 フィードバック制御系
116 外乱発生手段
220 マップ
240 マップ
DO2 微分値
DO2PK 微分ピーク値
DV 目標値
IP 基準入力
L むだ時間
Ne エンジン回転速度
NEND 出力回数
NLR、NRL 発生回数
OV 操作量
PF 実空燃比に相当するリニア空燃比センサの出力
Qa 吸入空気量
LR、RL 外乱
SW1 回転角度センサ
SW2 エアフローセンサ(吸入空気量検出手段の一例)
SW3 スロットルセンサ
SW4 リニア空燃比センサ
SW5 酸素濃度センサ
T 過渡時間
TC 必要収束期間
ThA、ThB、ThC、dThC、+ThD、−ThD、ThL、ThR しきい値
Tmk マスク期間
TRL、TLR 平均過渡時間
TVO スロットル開度
VQa 微分値
Δ 空燃比変化量
ΔQa 吸入空気変化量
τ 時定数
DESCRIPTION OF
102
SW3 Throttle sensor SW4 Linear air-fuel ratio sensor SW5 Oxygen concentration sensor T Transient time TC Necessary convergence period ThA, ThB, ThC, dThC, + ThD, -ThD, ThL, ThR Threshold value Tmk Mask period T RL , T LR Average transient time TVO Throttle opening V Qa differential value Δ Air-fuel ratio change amount ΔQa Intake air change amount τ Time constant
Claims (7)
前記フィードバック制御系にインパルス状の外乱を所定回数出力する外乱発生手段と、
外乱発生手段による外乱出力後にリニア空燃比センサの出力の微分値を出力する微分手段と、
微分手段が出力した微分値に基づいてリニア空燃比センサのむだ時間と時定数とを劣化判定の判定パラメータとして演算する判定パラメータ演算手段と、
リニア空燃比センサの出力が収束しているか否かを判定する収束判定手段と
を備え、
前記外乱発生手段は、むだ時間の演算を終了した時点で外乱の生成をリセットするものであるとともに、外乱のリセット後に収束判定手段がリニア空燃比センサの出力の収束を判定した場合に次回の外乱を生成するものであることを特徴とするリニア空燃比センサの劣化診断装置。 A linear air-fuel ratio sensor deterioration diagnosis device that is provided in a feedback control system that controls a target air-fuel ratio of an engine and outputs a value proportional to an oxygen concentration in exhaust gas,
Disturbance generating means for outputting an impulse-like disturbance a predetermined number of times to the feedback control system;
Differential means for outputting a differential value of the output of the linear air-fuel ratio sensor after disturbance output by the disturbance generating means;
Determination parameter calculation means for calculating the dead time and time constant of the linear air-fuel ratio sensor as the determination parameters for deterioration determination based on the differential value output by the differentiation means;
Convergence determining means for determining whether or not the output of the linear air-fuel ratio sensor has converged,
The disturbance generating means resets the generation of the disturbance when the dead time calculation is completed, and when the convergence determination means determines the convergence of the output of the linear air-fuel ratio sensor after the reset of the disturbance, the next disturbance A deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor, characterized in that
外乱発生手段による外乱の発生時にカウントを開始して、前記フィードバック制御系が有するむだ時間と時定数の和に相当するマスク期間を、外乱発生手段の外乱リセットを規制する期間としてカウントするマスク期間カウント手段を設け、
前記外乱発生手段は、マスク期間がカウントされている間は外乱の出力を維持するものであり、
前記判定パラメータ演算手段は、外乱発生手段が外乱を出力している間、微分手段が出力した微分値が所定のしきい値を越えることに基づいてむだ時間と時定数とを演算するものである
ことを特徴とするリニア空燃比センサの劣化診断装置。 The deterioration diagnosis device for a linear air-fuel ratio sensor according to claim 1,
A mask period count that starts counting when a disturbance is generated by the disturbance generating means and counts a mask period corresponding to the sum of the dead time and the time constant of the feedback control system as a period for restricting the disturbance reset of the disturbance generating means Providing means,
The disturbance generating means maintains the output of the disturbance while the mask period is counted,
The determination parameter calculating means calculates a dead time and a time constant based on the fact that the differential value output by the differentiating means exceeds a predetermined threshold while the disturbance generating means outputs the disturbance. A deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor.
前記フィードバック制御系の制御要素が外乱の収束に必要最低限の必要収束期間を、遅くとも外乱発生手段による外乱のリセット後にカウントする必要収束期間カウント手段を設け、
前記収束判定手段は、前記必要収束期間の経過後に収束判定を実行するものであることを特徴とするリニア空燃比センサの劣化診断装置。 The deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor according to any one of claims 1 to 3,
The control element of the feedback control system is provided with a necessary convergence period counting means for counting the minimum necessary convergence period necessary for the convergence of the disturbance, at the latest after resetting the disturbance by the disturbance generating means,
The linear air-fuel ratio sensor deterioration diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the convergence determination means executes a convergence determination after elapse of the necessary convergence period.
エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を設け、
前記収束判定手段は、吸入空気量が所定のしきい値を越えて減量側に変化した場合には、当該吸入空気量が前記しきい値以下の場合に比べ収束条件を厳しくするものであることを特徴とするリニア空燃比センサの劣化診断装置。 The deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor according to any one of claims 1 to 3,
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the engine is provided,
The convergence determination means makes the convergence condition stricter when the intake air amount exceeds the predetermined threshold and changes to the decrease side compared to when the intake air amount is equal to or less than the threshold. A deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor.
エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を設け、
前記収束判定手段は、吸入空気量が少ないほど収束条件を厳しくするものであることを特徴とするリニア空燃比センサの劣化診断装置。 The deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor according to any one of claims 1 to 3,
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the engine is provided,
The degradation determination device for a linear air-fuel ratio sensor, wherein the convergence determination means makes the convergence condition stricter as the amount of intake air is smaller.
エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記フィードバック制御系の制御要素が外乱の収束に必要最低限の必要収束期間を、遅くとも外乱発生手段による外乱のリセット後にカウントする必要収束期間カウント手段とを設け、
前記収束判定手段は、前記必要収束期間の経過後に収束判定を実行するものであり、
前記必要収束時間カウント手段は、吸入空気量が所定のしきい値を越えて減量側に変化した場合には、当該吸入空気量が前記しきい値以下の場合に比べ必要収束期間を長く設定するものであることを特徴とするリニア空燃比センサの劣化診断装置。 The deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor according to claim 1 or 2,
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the engine;
A control element of the feedback control system is provided with a necessary convergence period counting means for counting a minimum necessary convergence period necessary for convergence of disturbance, at the latest after resetting the disturbance by the disturbance generating means,
The convergence determination means performs a convergence determination after the necessary convergence period has elapsed,
The necessary convergence time counting means sets the necessary convergence period longer when the intake air amount exceeds the predetermined threshold value and changes to the decrease side compared to when the intake air amount is equal to or less than the threshold value. A deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor, characterized in that:
エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記フィードバック制御系の制御要素が外乱の収束に必要最低限の必要収束期間を、遅くとも外乱発生手段による外乱のリセット後にカウントする必要収束期間カウント手段とを設け、
前記収束判定手段は、前記必要収束期間の経過後に収束判定を実行するものであり、
前記必要収束時間カウント手段は、吸入空気量が少ない程、必要収束期間を長く設定するものであることを特徴とするリニア空燃比センサの劣化診断装置。 The deterioration diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor according to claim 1 or 2,
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the engine;
A control element of the feedback control system is provided with a necessary convergence period counting means for counting a minimum necessary convergence period necessary for convergence of disturbance, at the latest after resetting the disturbance by the disturbance generating means,
The convergence determination means performs a convergence determination after the necessary convergence period has elapsed,
The degradation diagnosis apparatus for a linear air-fuel ratio sensor, wherein the necessary convergence time counting means sets a longer necessary convergence period as the amount of intake air is smaller.
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