JP2008064077A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空燃比センサの出力に基づいて各気筒の空燃比(気筒別空燃比)を推定又は計測する機能を備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。 The present invention relates to an internal combustion engine control device having a function of estimating or measuring the air-fuel ratio of each cylinder (air-fuel ratio for each cylinder) based on the output of an air-fuel ratio sensor.
近年、特許文献1(特開2005−207405号公報)に記載されているように、複数の気筒の排出ガスが合流する排気合流部に設置した1つの空燃比センサの出力に基づいて複数の気筒の空燃比を気筒毎に推定すると共に、気筒毎に空燃比の気筒間ばらつきを補正するための各気筒の空燃比補正量(気筒別空燃比補正量)を算出して、この気筒別空燃比補正量に基づいて複数の気筒の空燃比(燃料噴射量)を気筒毎に制御する気筒別空燃比制御を実施するようにしたものがある。
ところで、上述した気筒別空燃比制御システムでは、いずれかの気筒で燃料噴射弁の故障等によって空燃比制御が困難になると、その空燃比制御が困難な異常気筒の空燃比がリーン方向に大きくばらついてしまうことがあり、その結果、触媒に流入する排出ガス(つまり異常気筒の排出ガスと正常気筒の排出ガスが混合した排出ガス)の空燃比がリーン方向にずれることがある。もし、触媒に流入する排出ガスの空燃比がリーン方向にずれると、触媒に流入するリーン成分量(酸素量)が増加してHC、CO等のリッチ成分の酸化反応が促進され、その反応熱で触媒が過熱状態になって損傷してしまう可能性がある。 By the way, in the above-described cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control system, when air-fuel ratio control becomes difficult due to a failure of a fuel injection valve or the like in any cylinder, the air-fuel ratio of the abnormal cylinder in which the air-fuel ratio control is difficult varies greatly in the lean direction. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst (that is, the exhaust gas in which the exhaust gas from the abnormal cylinder and the exhaust gas from the normal cylinder are mixed) may shift in the lean direction. If the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst deviates in the lean direction, the lean component amount (oxygen amount) flowing into the catalyst increases and the oxidation reaction of rich components such as HC and CO is promoted, and the reaction heat The catalyst may overheat and be damaged.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、空燃比の異常な気筒の発生によって触媒が過熱状態になることを未然に防止することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is therefore an internal combustion engine that can prevent the catalyst from becoming overheated due to the occurrence of an abnormal air-fuel ratio cylinder. It is to provide an engine control device.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関の排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサの出力に基づいて各気筒の空燃比(以下「気筒別空燃比」という)を推定又は計測する気筒別空燃比検出手段と、空燃比センサの下流側に設置した排出ガス浄化用の触媒とを備えた内燃機関の制御装置において、気筒別空燃比に基づいて空燃比の異常な気筒(以下「異常気筒」という)の有無を異常気筒判定手段により判定し、異常気筒有りと判定されたときに内燃機関の出力及び/又は回転速度を制限する制限運転制御を制限運転制御手段により実行するようにしたものである。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the air-fuel ratio of each cylinder (hereinafter referred to as “cylinder-by-cylinder air-fuel ratio”) is based on the output of an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas of the internal combustion engine. In a control apparatus for an internal combustion engine comprising a cylinder-by-cylinder air-fuel ratio detection means for estimating or measuring the air-fuel ratio, and an exhaust gas purification catalyst installed downstream of the air-fuel ratio sensor, an abnormality in the air-fuel ratio is determined based on the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio. Limit operation control means for limiting the output and / or rotational speed of the internal combustion engine when it is determined that there is an abnormal cylinder by determining whether there is an abnormal cylinder (hereinafter referred to as "abnormal cylinder"). Is to be executed.
この構成では、異常気筒有りと判定されたときに内燃機関の出力や回転速度を制限する制限運転制御を実行するようにしたので、異常気筒の発生によって触媒に流入する排出ガスの空燃比がリーン方向(触媒に流入する酸素量が増加して酸化反応が促進される方向)にずれた場合でも、内燃機関の出力や回転速度を制限することで触媒に流入する排出ガス量(酸素量)を制限して、触媒が過熱状態(熱により損傷する状態)にならないように反応熱を抑制することができ、異常気筒の発生によって触媒が過熱状態になることを未然に防止することができる。 In this configuration, since the limited operation control is performed to limit the output and rotation speed of the internal combustion engine when it is determined that there is an abnormal cylinder, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst due to the occurrence of the abnormal cylinder is lean. Even when the direction (the direction in which the amount of oxygen flowing into the catalyst increases and the oxidation reaction is promoted) is shifted, the amount of exhaust gas flowing into the catalyst (oxygen amount) can be reduced by limiting the output and rotational speed of the internal combustion engine. By limiting, the reaction heat can be suppressed so that the catalyst does not enter an overheated state (a state damaged by heat), and the catalyst can be prevented from being overheated due to the occurrence of an abnormal cylinder.
この場合、請求項2のように、触媒が過熱状態になる可能性の有無を触媒過熱判定手段により判定し、異常気筒有りと判定され且つ触媒が過熱状態になる可能性有りと判定されたときに制限運転制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、異常気筒有りと判定され且つ触媒が過熱状態(熱により損傷する状態)になる可能性有りと判定された場合には、制限運転制御を実行して触媒が過熱状態になることを確実に防止することができ、異常気筒有りと判定されても触媒が過熱状態になる可能性無しと判定された場合には、制限運転制御を実行しないようにして制限運転制御によるドライバビリティの低下を回避することができる。 In this case, as in claim 2, when the catalyst overheat determination means determines whether or not there is a possibility that the catalyst is overheated, and when it is determined that there is an abnormal cylinder and the catalyst is likely to be overheated Alternatively, the limited operation control may be executed. In this way, when it is determined that there is an abnormal cylinder and it is determined that there is a possibility that the catalyst will be in an overheated state (a state of being damaged by heat), the limited operation control is executed and the catalyst is in an overheated state. If it is determined that there is no possibility that the catalyst will be overheated even if it is determined that there is an abnormal cylinder, the limited operation control is not performed and the drivability by the limited operation control is determined. Can be avoided.
更に、請求項3のように、内燃機関の運転領域毎に異常気筒の有無を判定し、異常気筒有りと判定した運転領域で制限運転制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、異常気筒有りと判定した運転領域では制限運転制御を実行して触媒が過熱状態になることを確実に防止しながら、それ以外の運転領域では制限運転制御を実行しないようにして制限運転制御によるドライバビリティの低下を回避することができる。 Further, as in claim 3, the presence or absence of an abnormal cylinder may be determined for each operation region of the internal combustion engine, and the limited operation control may be performed in the operation region determined to have an abnormal cylinder. In this way, the limited operation control is executed in the operation region determined to have an abnormal cylinder to reliably prevent the catalyst from being overheated, while the limited operation control is not executed in other operation regions. Thus, a decrease in drivability due to the limited operation control can be avoided.
また、制限運転制御の具体的な方法は、請求項4のように、スロットル開度を制御することで制限運転制御を実行するようにしても良い。例えば、内燃機関の出力や回転速度が所定値以上になったときに、スロットル開度を閉じ方向(吸入空気量の減少方向)に制御して内燃機関の出力や回転速度を低下させることで、内燃機関の出力や回転速度を所定値以下に制限することができる。 Further, as a specific method of the limited operation control, the limited operation control may be executed by controlling the throttle opening as in the fourth aspect. For example, when the output or rotational speed of the internal combustion engine becomes equal to or higher than a predetermined value, the throttle opening is controlled in the closing direction (increase direction of the intake air amount) to reduce the output or rotational speed of the internal combustion engine, The output and rotational speed of the internal combustion engine can be limited to a predetermined value or less.
更に、請求項5のように、燃料カット制御を実施することで制限運転制御を実行するようにしても良いし、請求項6のように、点火カット制御を実施することで制限運転制御を実行するようにしても良い。例えば、内燃機関の出力や回転速度が所定値以上になったときに、燃料カット制御や点火カット制御を実施して内燃機関の出力や回転速度を低下させることで、内燃機関の出力や回転速度を所定値以下に制限することができる。 Further, the limited operation control may be executed by executing the fuel cut control as in claim 5, or the limited operation control is executed by executing the ignition cut control as in claim 6. You may make it do. For example, when the output or rotational speed of the internal combustion engine exceeds a predetermined value, the output or rotational speed of the internal combustion engine is reduced by performing fuel cut control or ignition cut control to reduce the output or rotational speed of the internal combustion engine. Can be limited to a predetermined value or less.
また、請求項7のように、内燃機関の吸気バルブ及び/又は排気バルブの開閉特性を変化させる可変バルブ装置を備えたシステムの場合には、可変バルブ装置を制御することで制限運転制御を実行するようにしても良い。例えば、内燃機関の出力が所定値以上になったときに、可変バルブ装置で吸気バルブや排気バルブの開閉特性(開閉タイミング、リフト量、開弁期間等)を内燃機関の出力が低下する方向に変化させて内燃機関の出力を低下させることで、内燃機関の出力を所定値以下に制限することができる。 In the case of a system having a variable valve device that changes the opening / closing characteristics of the intake valve and / or the exhaust valve of the internal combustion engine as in claim 7, the limited operation control is executed by controlling the variable valve device. You may make it do. For example, when the output of the internal combustion engine exceeds a predetermined value, the opening / closing characteristics (opening / closing timing, lift amount, valve opening period, etc.) of the intake valve and exhaust valve are reduced in the variable valve device in a direction in which the output of the internal combustion engine decreases. By changing the output of the internal combustion engine to reduce the output, the output of the internal combustion engine can be limited to a predetermined value or less.
また、請求項8のように、変速装置の変速比を制御することで制限運転制御を実行するようにしても良い。例えば、内燃機関の回転速度が所定値以上になったときに、変速装置の変速比を内燃機関の回転速度が低下する方向に変化させて内燃機関の回転速度を低下させることで、内燃機関の回転速度を所定値以下に制限することができる。 Further, the limited operation control may be executed by controlling the gear ratio of the transmission as in the eighth aspect. For example, when the rotational speed of the internal combustion engine exceeds a predetermined value, the rotational speed of the internal combustion engine is decreased by changing the speed ratio of the transmission in a direction in which the rotational speed of the internal combustion engine is decreased. The rotation speed can be limited to a predetermined value or less.
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。 Several embodiments embodying the best mode for carrying out the present invention will be described below.
本発明の実施例1を図1乃至図3に基づいて説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関である例えば直列4気筒のエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ14が設けられている。このエアフローメータ14の下流側には、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ15とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ16とが設けられている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG.
An
更に、スロットルバルブ15の下流側には、サージタンク17が設けられ、このサージタンク17には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ18が設けられている。また、サージタンク17には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド19が設けられ、各気筒の吸気マニホールド19の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁20が取り付けられている。エンジン運転中は、燃料タンク21内の燃料が燃料ポンプ22によりデリバリパイプ23に送られ、各気筒の噴射タイミング毎に各気筒の燃料噴射弁20から燃料が噴射される。デリバリパイプ23には、燃料圧力(燃圧)を検出する燃圧センサ24が取り付けられている。
Further, a
また、エンジン11には、吸気バルブ25と排気バルブ26の開閉タイミングをそれぞれ可変する可変バルブタイミング機構27,28が設けられている。更に、エンジン11には、吸気カム軸29と排気カム軸30の回転に同期してカム角信号を出力する吸気カム角センサ31と排気カム角センサ32が設けられ、エンジン11のクランク軸の回転に同期して所定クランク角毎(例えば30℃A毎)にクランク角信号のパルスを出力するクランク角センサ33が設けられている。
Further, the
一方、エンジン11の各気筒の排気マニホールド35が合流する排気合流部36には、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ37が設置され、この空燃比センサ37の下流側に排出ガス中のCO,HC,NOx等を浄化する三元触媒等の触媒38が設けられている。
On the other hand, an air-
上記空燃比センサ37等の各種センサの出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)40に入力される。このECU40は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて各気筒の燃料噴射弁20の燃料噴射量や点火時期を制御する。
Outputs of various sensors such as the air-
本実施例1では、ECU40は、図2の気筒別空燃比制御ルーチンを実行することで、エンジン運転中に後述する気筒別空燃比推定モデルを用いて空燃比センサ37の検出値(排気合流部36を流れる排出ガスの実空燃比)に基づいて各気筒の空燃比(気筒別空燃比)を推定し、全気筒の推定空燃比の平均値を算出して、その平均値を基準空燃比(全気筒の目標空燃比)に設定すると共に、各気筒の推定空燃比(気筒別推定空燃比)と基準空燃比との偏差を各気筒毎に算出して、その偏差が小さくなるように各気筒の燃料噴射量に対する燃料補正係数(気筒別空燃比補正量)を算出すると共に、この気筒別空燃比補正量をなまし処理等により学習して、気筒別空燃比補正量とその学習値に基づいて各気筒の燃料噴射量を補正することで、各気筒に供給する混合気の空燃比を各気筒毎に補正して気筒間の空燃比ばらつきを少なくするように制御する(以下、この制御を気筒別空燃比制御という)。この際、気筒別空燃比補正量をなまし処理等により学習して、その学習値をECU40のバックアップRAM等の書き換え可能な不揮発性メモリ(図示せず)に気筒毎に更新記憶する。尚、気筒別空燃比の推定が困難(気筒別空燃比補正量の算出が困難)となる運転条件では、気筒別空燃比補正量の学習値を用いて気筒別空燃比制御を実施するようにしても良い。
In the first embodiment, the ECU 40 executes the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control routine of FIG. 2 to detect the detected value (exhaust gas merging unit) of the air-
ここで、空燃比センサ37の検出値(排気合流部36を流れる排出ガスの実空燃比)に基づいて各気筒の空燃比を推定するモデル(以下「気筒別空燃比推定モデル」という)の具体例を説明する。 Here, a specific example of a model (hereinafter referred to as “cylinder-specific air-fuel ratio estimation model”) that estimates the air-fuel ratio of each cylinder based on the detection value of the air-fuel ratio sensor 37 (the actual air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust gas merging portion 36). An example will be described.
排気合流部36におけるガス交換に着目して、空燃比センサ37の検出値を、排気合流部36における各気筒の推定空燃比の履歴と空燃比センサ37の検出値の履歴とにそれぞれ所定の重みを乗じて加算したものとしてモデル化し、該モデルを用いて各気筒の空燃比を推定するようにしている。この際、オブザーバとしてはカルマンフィルタを用いる。
Paying attention to the gas exchange in the exhaust
より具体的には、排気合流部36におけるガス交換のモデルを次の(1)式にて近似する。
ys(t)=k1 ×u(t-1) +k2 ×u(t-2) −k3 ×ys(t-1)−k4 ×ys(t-2)
……(1)
ここで、ys は空燃比センサ37の検出値、uは排気合流部36に流入するガスの空燃比、k1 〜k4 は定数である。
More specifically, a gas exchange model in the
ys (t) = k1 * u (t-1) + k2 * u (t-2) -k3 * ys (t-1) -k4 * ys (t-2)
...... (1)
Here, ys is a detected value of the air-
排気系では、排気合流部36におけるガス流入及び混合の一次遅れ要素と、空燃比センサ37の応答遅れによる一次遅れ要素とが存在する。そこで、上記(1)式では、これらの一次遅れ要素を考慮して過去2回分の履歴を参照することとしている。
In the exhaust system, there are a primary delay element of gas inflow and mixing in the
上記(1)式を状態空間モデルに変換すると、次の(2a)、(2b)式が導き出される。
X(t+1) =A・X(t) +B・u(t) +W(t) ……(2a)
Y(t) =C・X(t) +D・u(t) ……(2b)
ここで、A,B,C,Dはモデルのパラメータ、Yは空燃比センサ37の検出値、Xは状態変数としての各気筒の推定空燃比、Wはノイズである。
When the above equation (1) is converted into a state space model, the following equations (2a) and (2b) are derived.
X (t + 1) = A.X (t) + B.u (t) + W (t) (2a)
Y (t) = C · X (t) + D · u (t) (2b)
Here, A, B, C, and D are model parameters, Y is a detected value of the air-
更に、上記(2a)、(2b)式によりカルマンフィルタを設計すると、次の(3)式が得られる。
X^(k+1|k)=A・X^(k|k-1)+K{Y(k) −C・A・X^(k|k-1)} ……(3) ここで、X^(エックスハット)は各気筒の推定空燃比、Kはカルマンゲインである。X^(k+1|k)の意味は、時間(k) の推定値により次の時間(k+1) の推定値を求めることを表す。
Further, when the Kalman filter is designed by the above equations (2a) and (2b), the following equation (3) is obtained.
X ^ (k + 1 | k) = A.X ^ (k | k-1) + K {Y (k) -C.A.X ^ (k | k-1)} (3) where X ^ (X hat) is the estimated air-fuel ratio of each cylinder, and K is the Kalman gain. The meaning of X ^ (k + 1 | k) represents that the estimated value of the next time (k + 1) is obtained from the estimated value of time (k).
以上のようにして、気筒別空燃比推定モデルをカルマンフィルタ型オブザーバにて構成することにより、燃焼サイクルの進行に伴って各気筒の空燃比を順次推定することができる。 As described above, the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio estimation model is configured by the Kalman filter type observer, whereby the air-fuel ratio of each cylinder can be sequentially estimated as the combustion cycle proceeds.
ところで、上述した気筒別空燃比制御システムでは、いずれかの気筒で燃料噴射弁20の故障等によって空燃比制御が困難になると、その空燃比制御が困難な異常気筒の空燃比がリーン方向に大きくばらついてしまうことがあり、その結果、触媒38に流入する排出ガス(つまり異常気筒の排出ガスと正常気筒の排出ガスが混合した排出ガス)の空燃比がリーン方向にずれることがある。もし、触媒38に流入する排出ガスの空燃比がリーン方向にずれると、触媒38に流入するリーン成分量(酸素量)が増加してHC、CO等のリッチ成分の酸化反応が促進され、その反応熱で触媒38が過熱状態になって損傷してしまう可能性がある。
By the way, in the above-described cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control system, if the air-fuel ratio control becomes difficult due to a failure of the
そこで、本実施例1では、ECU40は、気筒別空燃比に基づいて空燃比がリーン方向に大きくばらついたリーン異常気筒の有無を判定し、リーン異常気筒有りと判定されたときに、エンジン出力を制限する制限運転制御を実行することで、触媒38に流入する排出ガス量(酸素量)を制限して触媒38が過熱状態になるほどの反応熱が発生しないようにしている。
Therefore, in the first embodiment, the
以上説明した気筒別空燃比制御と制限運転制御は、ECU40によって図2及び図3の各ルーチンに従って実行される。以下、各ルーチンの処理内容を説明する。
The cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control and the limited operation control described above are executed by the
[気筒別空燃比制御ルーチン]
図2に示す気筒別空燃比制御ルーチンは、クランク角センサ33の出力パルスに同期して所定クランク角毎(例えば30℃A毎)に起動される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、空燃比センサ37の出力(空燃比検出値)を読み込む。この後、ステップ102に進み、前記気筒別空燃比推定モデルを用いて今回の空燃比推定対象となる気筒の空燃比を空燃比センサ37の検出値に基づいて推定する。このステップ102の処理が特許請求の範囲でいう気筒別空燃比検出手段としての役割を果たす。
[Air-fuel ratio control routine for each cylinder]
The cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control routine shown in FIG. 2 is started at every predetermined crank angle (for example, every 30 ° C. A) in synchronization with the output pulse of the crank angle sensor 33. When this routine is started, first, in
この後、ステップ103に進み、全気筒の推定空燃比の平均値を算出して、その平均値を基準空燃比(全気筒の目標空燃比)に設定する。この後、ステップ104に進み、各気筒の推定空燃比と基準空燃比との偏差を算出して、その偏差が小さくなるように気筒別空燃比補正量(各気筒の燃料補正量)を算出する。 Thereafter, the process proceeds to step 103, where an average value of estimated air-fuel ratios of all cylinders is calculated, and the average value is set as a reference air-fuel ratio (target air-fuel ratio of all cylinders). Thereafter, the routine proceeds to step 104, where the deviation between the estimated air-fuel ratio of each cylinder and the reference air-fuel ratio is calculated, and the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio correction amount (fuel correction amount of each cylinder) is calculated so that the deviation becomes small. .
この後、ステップ105に進み、各気筒の気筒別空燃比補正量に基づいて各気筒の燃料噴射量を補正することで、各気筒に供給する混合気の空燃比を各気筒毎に補正して気筒間の空燃比ばらつきを少なくするように制御する気筒別空燃比制御を実行する。 Thereafter, the routine proceeds to step 105, where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to each cylinder is corrected for each cylinder by correcting the fuel injection amount of each cylinder based on the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio correction amount of each cylinder. Cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is executed to control the variation in air-fuel ratio among the cylinders.
この後、ステップ106に進み、各気筒の推定空燃比と基準空燃比との偏差がリーン側異常判定値よりも大きいか否かを判定し、推定空燃比と基準空燃比との偏差がリーン側異常判定値よりも大きい気筒(つまり空燃比がリーン方向に大きくばらついた気筒)をリーン異常気筒として検出する。この後、ステップ107に進み、上記ステップ106の検出結果に基づいてリーン異常気筒が有るか否かを判定する。これらのステップ106,107の処理が特許請求の範囲でいう異常気筒判定手段としての役割を果たす。
Thereafter, the routine proceeds to step 106, where it is determined whether or not the deviation between the estimated air-fuel ratio of each cylinder and the reference air-fuel ratio is larger than the lean-side abnormality determination value, and the deviation between the estimated air-fuel ratio and the reference air-fuel ratio is lean A cylinder larger than the abnormality determination value (that is, a cylinder in which the air-fuel ratio greatly varies in the lean direction) is detected as a lean abnormality cylinder. Thereafter, the routine proceeds to step 107, where it is determined whether or not there is a lean abnormal cylinder based on the detection result of
このステップ107で、リーン異常気筒無しと判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
If it is determined in this
一方、上記ステップ107で、リーン異常気筒有りと判定された場合には、ステップ108に進み、後述する図3の制限運転制御ルーチンを実行することで、エンジン出力を制限する制限運転制御を実行して、触媒38に流入する排出ガス量(酸素量)を制限して触媒38が過熱状態になるほどの反応熱が発生しないようにする。
On the other hand, if it is determined in
[制限運転制御ルーチン]
図3に示す制限運転制御ルーチンは、前記図2の気筒別空燃比制御ルーチンのステップ108で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう制限運転制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ201で、エンジン出力が所定値以上であるか否かを判定する。この場合、エンジン出力と相関関係のある情報(例えば、吸入空気量、吸気管圧力、筒内圧力、充填空気率、エンジン軸トルク等)のうちの1つ又は2つ以上に基づいて推定したエンジン出力が所定値以上であるか否かを判定するようにしても良い。或は、エンジン出力と相関関係のある情報のうちの1つ又は2つ以上が所定値以上であるか否かによって、エンジン出力が所定値以上であるか否かを判定するようにしても良い。
[Restricted operation control routine]
The limited operation control routine shown in FIG. 3 is a subroutine executed in
このステップ201で、エンジン出力が所定値よりも小さいと判定された場合には、エンジン出力を制限することなく、そのまま本ルーチンを終了する。
If it is determined in
一方、上記ステップ201で、エンジン出力が所定値以上であると判定された場合には、ステップ202aに進み、スロットル開度を閉じ方向(吸入空気量の減少方向)に制御してエンジン出力を低下させることで、エンジン出力を所定値以下に制限する。これにより、触媒38に流入する排出ガス量(酸素量)を制限して触媒38が過熱状態になるような反応熱が発生しないようにする。
On the other hand, if it is determined in
尚、ステップ202aの処理に代えて、ステップ202bの処理を実行して、可変バルブタイミング機構27,28で吸気バルブ25や排気バルブ26のバルブタイミング(開閉タイミング)をエンジン出力低下方向に変化させてエンジン出力を低下させることで、エンジン出力を所定値以下に制限するようにしても良い。
Instead of the process of
また、可変バルブリフト機構を備えたシステムの場合には、吸気バルブ25や排気バルブ26のリフト量をエンジン出力低下方向に変化させて、エンジン出力を所定値以下に制限するようにしても良い。或は、可変バルブ作用角機構を備えたシステムの場合には、吸気バルブ25や排気バルブ26の作用角(開弁期間)をエンジン出力低下方向に変化させて、エンジン出力を所定値以下に制限するようにしても良い。
In the case of a system including a variable valve lift mechanism, the lift amount of the
また、ステップ202aの処理に代えて、ステップ202cの処理を実行して、燃料カット制御を実施してエンジン出力を低下させることで、エンジン出力を所定値以下に制限するようにしても良い。
Further, instead of the process of
また、ステップ202aの処理に代えて、ステップ202dの処理を実行して、点火カット制御を実施してエンジン出力を低下させることで、エンジン出力を所定値以下に制限するようにしても良い。
また、ステップ202a〜202dの処理のうちの2つ以上の処理を組み合わせて実行するようにしても良い。
Further, the engine output may be limited to a predetermined value or less by executing the process of
Further, two or more of the processes in
以上説明した本実施例1では、リーン異常気筒有りと判定されたときに、エンジン出力を制限する制限運転制御を実行するようにしたので、異常気筒の発生によって触媒38に流入する排出ガスの空燃比がリーン方向(触媒38に流入する酸素量が増加して酸化反応が促進される方向)にずれた場合でも、エンジン出力を制限することで触媒38に流入する排出ガス量(酸素量)を制限して触媒38が過熱状態になるような反応熱が発生しないようにすることができ、異常気筒の発生によって触媒38が過熱状態になることを未然に防止することができる。
In the first embodiment described above, when it is determined that there is a lean abnormal cylinder, the limited operation control for limiting the engine output is executed, so that the exhaust gas flowing into the
次に、図4を用いて本発明の実施例2を説明する。
前記実施例1では、リーン異常気筒有りと判定されたときに、エンジン出力を制限する制限運転制御を実行するようにしたが、本実施例2では、リーン異常気筒有りと判定されたときに、図4に示す制限運転制御ルーチンを実行することで、エンジン回転速度を制限する制限運転制御を実行するようにしている。
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, the limited operation control for limiting the engine output is performed when it is determined that there is a lean abnormal cylinder. In the second embodiment, when it is determined that there is a lean abnormal cylinder, By executing the limited operation control routine shown in FIG. 4, the limited operation control for limiting the engine rotation speed is executed.
図4に示す制限運転制御ルーチンでは、まず、ステップ301で、エンジン回転速度が所定値以上であるか否かを判定する。尚、エンジン回転速度と相関関係のある情報(例えば車速等)が所定値以上であるか否かによって、エンジン回転速度が所定値以上であるか否かを判定するようにしても良い。
In the limited operation control routine shown in FIG. 4, first, in
このステップ301で、エンジン回転速度が所定値よりも低いと判定された場合には、エンジン回転速度を制限することなく、そのまま本ルーチンを終了する。
If it is determined in
一方、上記ステップ301で、エンジン回転速度が所定値以上であると判定された場合には、ステップ302aに進み、スロットル開度を閉じ方向(吸入空気量の減少方向)に制御してエンジン回転速度を低下させることで、エンジン回転速度を所定値以下に制限する。これにより、触媒38に流入する排出ガス量(酸素量)を制限して触媒38が過熱状態になるような反応熱が発生しないようにする。
On the other hand, if it is determined in
尚、ステップ302aの処理に代えて、ステップ302bの処理を実行して、変速機のギヤをシフトアップして変速比をエンジン回転速度低下方向に変化させてエンジン回転速度を低下させることで、エンジン回転速度を所定値以下に制限するようにしても良い。
Instead of the process of
また、ステップ302aの処理に代えて、ステップ302cの処理を実行して、燃料カット制御を実施してエンジン回転速度を低下させることで、エンジン回転速度を所定値以下に制限するようにしても良い。
Further, instead of the process of
また、ステップ302aの処理に代えて、ステップ302dの処理を実行して、点火カット制御を実施してエンジン回転速度を低下させることで、エンジン回転速度を所定値以下に制限するようにしても良い。
Further, instead of the process of
また、ステップ302a〜302dの処理のうちの2つ以上の処理を組み合わせて実行するようにしても良い。
以上説明した本実施例2でも、前記実施例1と同様の効果を得ることができる。
Further, two or more of the processes in
In the second embodiment described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
次に、図5乃至図8を用いて本発明の実施例3を説明する。
本実施例3では、図5に示す気筒別空燃比制御ルーチンを実行することで、エンジン運転領域毎にリーン異常気筒の有無を判定し、リーン異常気筒有りと判定された運転領域で制限運転制御を実行するようにしている。
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the third embodiment, by executing the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control routine shown in FIG. 5, it is determined whether or not there is a lean abnormal cylinder for each engine operating region, and limited operation control is performed in the operating region where it is determined that there is a lean abnormal cylinder. To do.
図5に示す気筒別空燃比制御ルーチンでは、空燃比センサ37の検出値に基づいて各気筒の推定空燃比と基準空燃比を算出した後、各気筒の推定空燃比と基準空燃比との偏差を算出して、その偏差が小さくなるように気筒別空燃比補正量(各気筒の燃料補正量)を算出する(ステップ401〜404)。
In the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control routine shown in FIG. 5, after calculating the estimated air-fuel ratio and the reference air-fuel ratio of each cylinder based on the detection value of the air-
この後、各気筒の気筒別空燃比補正量に基づいて各気筒の燃料噴射量を補正することで、各気筒に供給する混合気の空燃比を各気筒毎に補正して気筒間の空燃比ばらつきを少なくするように制御する気筒別空燃比制御を実行する(ステップ405)。 Thereafter, by correcting the fuel injection amount of each cylinder based on the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio correction amount of each cylinder, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to each cylinder is corrected for each cylinder, and the air-fuel ratio between the cylinders is corrected. The cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is executed to control the variation (step 405).
この後、ステップ406に進み、各気筒の推定空燃比と基準空燃比との偏差がリーン側異常判定値よりも大きいか否かを判定し、推定空燃比と基準空燃比との偏差がリーン側異常判定値よりも大きい気筒(つまり空燃比がリーン方向に大きくばらついた気筒)をリーン異常気筒として検出する。その際、例えば図6に示すように、エンジン回転速度と負荷とに応じて区分された複数のエンジン運転領域毎にリーン異常気筒を検出し、リーン異常気筒を検出したエンジン運転領域を異常検出運転領域とする。 Thereafter, the routine proceeds to step 406, where it is determined whether or not the deviation between the estimated air-fuel ratio of each cylinder and the reference air-fuel ratio is larger than the lean-side abnormality determination value, and the deviation between the estimated air-fuel ratio and the reference air-fuel ratio is lean A cylinder larger than the abnormality determination value (that is, a cylinder in which the air-fuel ratio greatly varies in the lean direction) is detected as a lean abnormality cylinder. In that case, for example, as shown in FIG. 6, a lean abnormal cylinder is detected for each of a plurality of engine operation areas divided according to the engine speed and load, and the engine operation area in which the lean abnormal cylinder is detected is detected as an abnormality detection operation. This is an area.
この後、ステップ407に進み、上記ステップ406の検出結果に基づいて、いずれかのエンジン運転領域おいてリーン異常気筒が有るか否かを判定し、いずれかのエンジン運転領域おいてリーン異常気筒有りと判定された場合には、ステップ408に進み、現在のエンジン運転領域が異常検出運転領域(リーン異常気筒有りと判定されたエンジン運転領域)であるか否かを判定する。
Thereafter, the process proceeds to step 407, where it is determined whether or not there is a lean abnormal cylinder in any engine operating region based on the detection result in
このステップ408で、現在のエンジン運転領域が異常検出運転領域であると判定された場合には、ステップ409に進み、触媒38が過熱状態(熱により損傷する状態)になる可能性の有無を、例えば、次の(1) と(2) の条件のうちのいずれか一方でも満たすか否かによって判定する。このステップ409の処理が特許請求の範囲でいう触媒過熱判定手段としての役割を果たす。
(1) リーン異常気筒が2つ以上有ること
(2) 触媒38が過熱状態になる可能性の高い運転領域(例えば図7に示す高回転運転領域や高負荷運転領域)であること
If it is determined in
(1) There are two or more lean abnormal cylinders
(2) The operation region (for example, the high rotation operation region and the high load operation region shown in FIG. 7) in which the
上記(1) ,(2) の条件のうちのいずれか一方を満たせば、触媒38が過熱状態になる可能性有りと判定するが、上記(1) ,(2) の条件を両方とも満たさなければ、触媒38が過熱状態になる可能性無しと判定する。
If either one of the above conditions (1) and (2) is satisfied, it is determined that the
つまり、リーン異常気筒が2つ以上有ると、触媒38に流入する排出ガスの空燃比がリーン方向に大きくずれて、触媒38に流入する酸素量が増加して酸化反応が促進され、その反応熱で触媒38が過熱状態になる可能性が高くなるため、リーン異常気筒が2つ以上有るときには触媒38が過熱状態になる可能性有りと判定することができる。
That is, if there are two or more lean abnormal cylinders, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
また、エンジン11の吸入空気量が多い高回転運転領域や高負荷運転領域では触媒38に流入する排出ガス量が増加するため、リーン異常気筒が1つでも触媒38に流入する酸素量が増加して酸化反応が促進され、その反応熱で触媒38が過熱状態になる可能性が高くなる。従って、高回転運転領域や高負荷運転領域では触媒38が過熱状態になる可能性有りと判定することができる。
Further, since the amount of exhaust gas flowing into the
上記ステップ408で現在のエンジン運転領域が異常検出運転領域であると判定され、且つ、上記ステップ409で触媒38が過熱状態になる可能性有りと判定された場合には、ステップ410に進み、前述した図3又は図4の制限運転制御ルーチンを実行することで、エンジン出力又はエンジン回転速度を制限する制限運転制御を実行して、触媒38に流入する排出ガス量(酸素量)を制限して触媒38が過熱状態になるような反応熱が発生しないようにすると共に、エンジン運転領域が異常検出運転領域外になるようにする。
If it is determined in
一方、上記ステップ408で現在のエンジン運転領域が異常検出運転領域ではないと判定された場合、又は、上記ステップ409で触媒38が過熱状態になる可能性無しと判定された場合には、制限運転制御を実行することなく、そのまま本ルーチンを終了する。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した本実施例3の制御例を図8のタイムチャートを用いて説明する。
#1気筒〜#4気筒のうちの#1気筒の燃料噴射弁20の故障等によって#1気筒の空燃比がリーン方向に大きくばらつくと、#1気筒の推定空燃比と基準空燃比との偏差がリーン側異常判定値よりも大きくなった時点t1 で、リーン異常気筒有りと判定し、更に、#2気筒の推定空燃比と基準空燃比との偏差がリーン側異常判定値よりも大きくなってリーン異常気筒が2つになった時点t2 で、触媒38が過熱状態(熱により損傷する状態)になる可能性有りと判定する。この後、エンジン出力が所定値以上であると判定された時点t3 で、エンジン出力を制限する制限運転制御を開始して、触媒38に流入する排出ガス量(酸素量)を制限して触媒38が過熱状態になるような反応熱が発生しないようにする。
A control example of the third embodiment described above will be described with reference to the time chart of FIG.
When the air-fuel ratio of the # 1 cylinder greatly varies in the lean direction due to a failure of the
以上説明した本実施例3では、リーン異常気筒有りと判定されたときに、異常検出運転領域であると判定され且つ触媒38が過熱状態になる可能性有りと判定された場合に、制限運転制御を実行するようにしたので、触媒38が過熱状態になることを確実に防止することができ、更に、異常気筒有りと判定されても触媒38が過熱状態になる可能性無しと判定された場合や、異常検出運転領域以外の運転領域では、制限運転制御を実行しないようにしたので、制限運転制御によるドライバビリティの低下を回避することができる。
In the third embodiment described above, when it is determined that there is a lean abnormal cylinder, it is determined that it is in the abnormality detection operation region, and if it is determined that there is a possibility that the
尚、上記各実施例1〜3では、制限運転制御の際に、エンジン出力とエンジン回転速度のうちのいずれか一方のみを制限するようにしたが、エンジン出力とエンジン回転速度を両方とも制限するようにしても良い。 In each of the first to third embodiments, only one of the engine output and the engine rotation speed is limited during the limited operation control. However, both the engine output and the engine rotation speed are limited. You may do it.
また、上記各実施例1〜3では、空燃比がリーン方向に大きくばらついたリーン異常気筒有りと判定された場合に、制限運転制御を実行するようにしたが、空燃比がリッチ方向に大きくばらついたリッチ異常気筒有りと判定された場合に、制限運転制御を実行するようにしても良い。 In each of the first to third embodiments, the limit operation control is performed when it is determined that there is a lean abnormal cylinder in which the air-fuel ratio varies greatly in the lean direction. However, the air-fuel ratio varies greatly in the rich direction. The limited operation control may be executed when it is determined that there is a rich abnormal cylinder.
また、上記各実施例1〜3では、排気合流部に設置した1つの空燃比センサの出力に基づいて各気筒の空燃比を推定するシステムに本発明を適用したが、各気筒の排気マニホールドにそれぞれ空燃比センサを設置し、各気筒の空燃比センサの出力に基づいて各気筒の空燃比を計測するシステムに本発明を適用しても良い。 Further, in each of the first to third embodiments, the present invention is applied to a system that estimates the air-fuel ratio of each cylinder based on the output of one air-fuel ratio sensor installed in the exhaust merge section. The present invention may be applied to a system in which an air-fuel ratio sensor is installed and the air-fuel ratio of each cylinder is measured based on the output of the air-fuel ratio sensor of each cylinder.
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、16…スロットルバルブ、20…燃料噴射弁、35…排気マニホールド、36…排気合流部、37…空燃比センサ、38…触媒、40…ECU(気筒別空燃比検出手段,異常気筒判定手段,制限運転制御手段,触媒過熱判定手段)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記気筒別空燃比に基づいて空燃比の異常な気筒(以下「異常気筒」という)の有無を判定する異常気筒判定手段と、
前記異常気筒判定手段で前記異常気筒有りと判定されたときに内燃機関の出力及び/又は回転速度を制限する制限運転制御を実行する制限運転制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A cylinder-by-cylinder air-fuel ratio detecting means for estimating or measuring an air-fuel ratio of each cylinder (hereinafter referred to as “cylinder-by-cylinder air-fuel ratio”) based on an output of an air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas from the internal combustion engine; In a control device for an internal combustion engine provided with an exhaust gas purification catalyst installed on the downstream side of the sensor,
Abnormal cylinder determining means for determining the presence or absence of an abnormal air-fuel ratio cylinder (hereinafter referred to as “abnormal cylinder”) based on the cylinder-specific air-fuel ratio;
An internal combustion engine comprising: limiting operation control means for executing limited operation control for limiting the output and / or rotational speed of the internal combustion engine when the abnormal cylinder determining means determines that the abnormal cylinder is present. Control device.
前記制限運転制御手段は、前記異常気筒判定手段で前記異常気筒有りと判定され且つ前記触媒過熱判定手段で前記触媒が過熱状態になる可能性有りと判定されたときに前記制限運転制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 A catalyst overheat determination means for determining whether or not the catalyst may be in an overheated state;
The limited operation control means executes the limited operation control when the abnormal cylinder determining means determines that the abnormal cylinder is present and the catalyst overheat determining means determines that the catalyst may be in an overheated state. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
前記制限運転制御手段は、前記異常気筒判定手段で前記異常気筒有りと判定された運転領域で前記制限運転制御を実行することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 The abnormal cylinder determining means determines the presence or absence of the abnormal cylinder for each operating region of the internal combustion engine,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the limited operation control unit performs the limited operation control in an operation region in which the abnormal cylinder determination unit determines that the abnormal cylinder is present.
前記制限運転制御手段は、前記可変バルブ装置を制御することで前記制限運転制御を実行することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 A variable valve device for changing the opening and closing characteristics of an intake valve and / or an exhaust valve of an internal combustion engine;
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the limited operation control means executes the limited operation control by controlling the variable valve device.
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