JP2014214676A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多気筒の内燃機関の制御装置に関し、さらに詳しくは、気筒間の空燃比インバランス判定を実行可能な内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a multi-cylinder internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine capable of executing an air-fuel ratio imbalance determination between cylinders.
複数の気筒を有する多気筒内燃機関においては、例えば、一部の気筒の燃料噴射系の故障(インジェクタ起因の故障)などによって、実際の空燃比が気筒間でばらつくことがあり、このような状況になると、エミッションが悪化する場合がある。こうした観点から、自動車の分野では、エミッションが悪化した車両の走行を防止するために、車載状態で気筒間の空燃比ばらつき異常(空燃比インバランス異常)を判定(検出)している(空燃比インバランス判定OBD(On Board Diagnosis))。 In a multi-cylinder internal combustion engine having a plurality of cylinders, the actual air-fuel ratio may vary between cylinders due to, for example, a failure of a fuel injection system of some cylinders (failure caused by an injector). If so, emissions may deteriorate. From this point of view, in the field of automobiles, in order to prevent the traveling of a vehicle whose emission has deteriorated, an abnormality in air-fuel ratio variation between cylinders (air-fuel ratio imbalance abnormality) is determined (detected) in an on-vehicle state (air-fuel ratio). Imbalance determination OBD (On Board Diagnosis)).
気筒間の空燃比インバランス判定方法の一例として、内燃機関の回転変動を利用したものがある(例えば、特許文献1参照)。この方法では、気筒間の空燃比インバランス異常(以下、「空燃比インバランス」ともいう)が発生すると、気筒間の発生トルクに差が生じて内燃機関の回転変動(以下、単に「回転変動」ともいう)が大きくなるという現象を利用し、その回転変動をインバランスパラメータとして気筒間の空燃比インバランス判定を行っている。 As an example of a method for determining an air-fuel ratio imbalance between cylinders, there is a method using rotational fluctuation of an internal combustion engine (for example, see Patent Document 1). In this method, when an air-fuel ratio imbalance abnormality between cylinders (hereinafter also referred to as “air-fuel ratio imbalance”) occurs, a difference occurs in torque generated between the cylinders, resulting in rotational fluctuations of the internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “rotational fluctuations”). Is also used to determine the air-fuel ratio imbalance between the cylinders using the fluctuation in rotation as an imbalance parameter.
気筒間の空燃比インバランスが発生する原因の1つに、吸気バルブ部からの漏れ(以下、「バルブリーク」ともいう)が考えられる。上記したような気筒間空燃比インバランス判定方法において、そのようなバルブリークを考慮せずに空燃比インバランス判定を行うと、エミッション上で異常レベルでない場合でも、空燃比インバランス異常と判定(誤判定)するおそれがある。 One of the causes of the air-fuel ratio imbalance between the cylinders may be leakage from the intake valve section (hereinafter also referred to as “valve leak”). In the above-described inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination method, if the air-fuel ratio imbalance determination is performed without considering such valve leak, it is determined that the air-fuel ratio imbalance is abnormal even if the emission level is not abnormal ( There is a risk of misjudgment).
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、気筒間の空燃比インバランス判定を実行可能な内燃機関の制御装置において、空燃比インバランス判定の精度を向上させることができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and is capable of improving the accuracy of air-fuel ratio imbalance determination in a control device for an internal combustion engine capable of performing air-fuel ratio imbalance determination between cylinders. The purpose is to do.
本発明は、排気通路に配置の触媒の上流側(排気流れの上流側)に空燃比センサ(A/Fセンサ)が設けられた内燃機関において、当該内燃機関の回転変動に基づいて気筒間の空燃比インバランスを判定するインバランス判定が実行可能な内燃機関の制御装置を前提としている。このような内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の回転変動が第1判定閾値以上であり、かつ、前記空燃比センサの出力変動値が所定よりも小さい場合は吸気バルブ部からの漏れ有りと判定し、前記吸気バルブ部からの漏れ有りと判定されたときに、前記内燃機関の回転変動が第2判定閾値以上であるときには、空燃比インバランスと判定することを技術的特徴としている。 The present invention relates to an internal combustion engine in which an air-fuel ratio sensor (A / F sensor) is provided on the upstream side (upstream side of the exhaust flow) of a catalyst disposed in an exhaust passage. A control device for an internal combustion engine capable of executing imbalance determination for determining air-fuel ratio imbalance is assumed. In such a control device for an internal combustion engine, if the rotational fluctuation of the internal combustion engine is greater than or equal to a first determination threshold and the output fluctuation value of the air-fuel ratio sensor is smaller than a predetermined value, there is leakage from the intake valve unit. When the determination is made and it is determined that there is a leak from the intake valve portion, if the rotational fluctuation of the internal combustion engine is equal to or greater than a second determination threshold, it is determined as an air-fuel ratio imbalance.
本発明において、前記内燃機関の回転変動が第1判定閾値以上であり、かつ、前記空燃比センサの出力変動値が所定以上である場合(吸気バルブ部からの漏れ無しと判定の場合)は空燃比インバランスと判定する。 In the present invention, when the rotational fluctuation of the internal combustion engine is equal to or greater than a first determination threshold value and the output fluctuation value of the air-fuel ratio sensor is equal to or greater than a predetermined value (when it is determined that there is no leakage from the intake valve portion), it is empty. It is determined that the fuel ratio is imbalance.
本発明によれば、気筒間の空燃比インバランス判定の精度を向上させることができる。この点について以下に説明する。 According to the present invention, the accuracy of air-fuel ratio imbalance determination between cylinders can be improved. This will be described below.
まず、バルブリーク発生時は、燃焼室内の空気量が少なくなることによって回転変動が悪化する。つまり、バルブリーク発生時は空気量に対する感度が大きくて回転変動が大きい。これに対し、空燃比センサの出力値は、空気量に対する感度が小さいので大きな変動を示さない。このようなことから、回転変動が第1閾値(1次判定閾値A)以上であり、かつ、触媒上流に設けられた空燃比センサの出力変動値が所定よりも小さいときには吸気バルブ部からの漏れが発生していると考えることができるので、バルブリーク有と判定する。そして、バルブリーク有と判定したとき(バルブリーク発生時)には、インバランス判定用の閾値を変更(1次判定閾値Aから2次判定閾値B(バルブリーク時判定閾値)に変更)することにより、バルブリークを考慮した空燃比インバランス判定を行うことが可能になる。 First, when a valve leak occurs, the rotational fluctuation is worsened by reducing the amount of air in the combustion chamber. That is, when the valve leak occurs, the sensitivity to the air amount is large and the rotation fluctuation is large. On the other hand, the output value of the air-fuel ratio sensor does not show a large fluctuation because the sensitivity to the air amount is small. For this reason, when the rotational fluctuation is equal to or greater than the first threshold (primary determination threshold A) and the output fluctuation value of the air-fuel ratio sensor provided upstream of the catalyst is smaller than a predetermined value, the leakage from the intake valve section Therefore, it is determined that there is a valve leak. When it is determined that there is a valve leak (when a valve leak occurs), the threshold for imbalance determination is changed (changed from the primary determination threshold A to the secondary determination threshold B (valve leak determination threshold)). Thus, it becomes possible to perform air-fuel ratio imbalance determination in consideration of valve leak.
このようにバルブリークを考慮して空燃比インバランス判定を行うことにより、誤判定を抑制することができ、空燃比インバランス判定の精度を向上させることができる。 Thus, by performing air-fuel ratio imbalance determination in consideration of valve leak, erroneous determination can be suppressed and the accuracy of air-fuel ratio imbalance determination can be improved.
本発明によれば、多気筒の内燃機関において気筒間の空燃比インバランス判定の精度を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the precision of the air fuel ratio imbalance determination between cylinders in a multicylinder internal combustion engine can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
−エンジン−
図1及び図2は本発明を適用する多気筒エンジンの概略構成を示す図である。なお、図2にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。
-Engine-
1 and 2 are diagrams showing a schematic configuration of a multi-cylinder engine to which the present invention is applied. FIG. 2 shows only the configuration of one cylinder of the engine.
この例のエンジン1は、車両に搭載されるポート噴射式4気筒エンジン(火花点火式内燃機関)であって、その各気筒#1,#2,#3,#4を構成するシリンダブロック1a内には上下方向に往復動するピストン1cが設けられている。ピストン1cはコネクティングロッド16を介してクランクシャフト15に連結されており、ピストン1cの往復運動がコネクティングロッド16によってクランクシャフト15の回転へと変換される。
The
クランクシャフト15にはシグナルロータ17が取り付けられている。シグナルロータ17の外周には複数の歯(突起)17aが等角度(この例では、例えば10°CA(クランク角))ごとに設けられている。また、シグナルロータ17は、歯17aの2枚分が欠落した欠歯部17bを有している。
A
シグナルロータ17の側方近傍には、クランクシャフト15の回転角(クランク角)[°CA]を検出するクランクポジションセンサ31が配置されている。クランクポジションセンサ31は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト15が回転する際にシグナルロータ17の歯17aに対応するパルス状の信号(電圧パルス)を発生する。このクランクポジションセンサ31の出力信号からエンジン回転数NEを算出することができる。
A
エンジン1のシリンダブロック1aにはエンジン冷却水の水温を検出する水温センサ32が配置されている。また、シリンダブロック1aの上端にはシリンダヘッド1bが設けられており、このシリンダヘッド1bとピストン1cとの間に燃焼室1dが形成されている。エンジン1の燃焼室1dには点火プラグ3が配置されている。点火プラグ3の点火タイミングはイグナイタ4によって調整される。イグナイタ4はECU(Electronic Control Unit)200によって制御される。
A
エンジン1の燃焼室1dには吸気通路11と排気通路12とが接続されている。吸気通路11の一部は吸気ポート11a及び吸気マニホールド11bによって形成されている。吸気通路11にはサージタンク11cが設けられている。また、排気通路12の一部は排気ポート12a及び排気マニホールド12bによって形成されている。
An
エンジン1の吸気通路11には、吸気を濾過するエアクリーナ7、熱線式のエアフロメータ33、吸気温センサ34(エアフロメータ33に内蔵)、エンジン1の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ5などが配置されている。スロットルバルブ5は、サージタンク11cの上流側(吸気流れの上流側)に設けられており、スロットルモータ6によって駆動される。スロットルバルブ5の開度はスロットル開度センサ35によって検出される。スロットルバルブ5のスロットル開度はECU200によって制御される。
In the
上記吸気通路11と燃焼室1dとの間に吸気バルブ13が設けられており、この吸気バルブ13を開閉駆動することにより、吸気通路11と燃焼室1dとが連通または遮断される。また、排気通路12と燃焼室1dとの間に排気バルブ14が設けられており、この排気バルブ14を開閉駆動することにより排気通路12と燃焼室1dとが連通または遮断される。これら吸気バルブ13及び排気バルブ14の開閉駆動は、クランクシャフト15の回転がタイミングチェーン等を介して伝達される吸気カムシャフト21及び排気カムシャフト22の各回転によって行われる。
An intake valve 13 is provided between the
吸気カムシャフト21の近傍には、特定の気筒(例えば、第1気筒#1)のピストン1cが圧縮上死点(圧縮TDC)に達したときにパルス状の信号を発生するカムポジションセンサ39が設けられている。カムポジションセンサ39は、例えば電磁ピックアップであって、吸気カムシャフト21に一体的に設けられたロータ外周の1個の歯(図示せず)に対向するように配置されており、その吸気カムシャフト21が回転する際にパルス状の信号(電圧パルス)を出力する。なお、吸気カムシャフト21(及び排気カムシャフト22)は、クランクシャフト15の1/2の回転速度で回転するので、クランクシャフト15が2回転(720°回転)するごとにカムポジションセンサ39が1つのパルス状の信号を発生する。
Near the
そして、吸気通路11の吸気ポート11aには、燃料を噴射可能なインジェクタ(燃料噴射弁)2が配置されている。インジェクタ2は各気筒#1〜#4毎に設けられている。これらインジェクタ2・・2は共通のデリバリパイプ101に接続されている。デリバリパイプ101には、後述する燃料供給系100の燃料タンク104に貯留の燃料が供給され、これによって、インジェクタ2から吸気ポート11a内に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン1の燃焼室1dに導入される。燃焼室1dに導入された混合気(燃料+空気)は点火プラグ3にて点火されて燃焼・爆発する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン1cが往復動され、クランクシャフト15が回転されてエンジン1の駆動力(出力トルク)が得られる。燃焼ガスは、排気バルブ14の開弁にともない排気通路12に排出される。なお、エンジン1は、第1気筒#1→第3気筒#3→第4気筒#4→第2気筒#2の順で燃焼・爆発する。以上のエンジン1の運転状態はECU200によって制御される。
An injector (fuel injection valve) 2 capable of injecting fuel is disposed in the
上記燃料供給系100は、各気筒#1〜#4のインジェクタ2・・2に共通に接続されたデリバリパイプ101、このデリバリパイプ101に接続された燃料供給管102、燃料ポンプ(例えば電動ポンプ)103、及び、燃料タンク104などを備えており、燃料ポンプ103を駆動することにより、燃料タンク104内に貯留の燃料を、燃料供給管102を介してデリバリパイプ101に供給することができる。そして、このような構成の燃料供給系100によって各気筒#1〜#4のインジェクタ2に燃料が供給される。
The
以上の構成の燃料供給系100において、燃料ポンプ103の駆動はECU200によって制御される。
In the
一方、エンジン1の排気通路12には三元触媒8が配置されている。三元触媒8は、酸素を貯蔵(吸蔵)するO2ストレージ機能(酸素貯蔵機能)を有しており、この酸素貯蔵機能により、空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移したとしても、HC,CO及びNOxを浄化することが可能となっている。すなわち、エンジン1の空燃比がリーンとなって、三元触媒8に流入する排気ガス中の酸素及びNOxが増加すると、酸素の一部を三元触媒8が吸蔵することでNOxの還元・浄化を促進する。一方、エンジン1の空燃比がリッチになって、三元触媒8に流入する排気ガスにHC,COが多量に含まれると、三元触媒8は内部に吸蔵している酸素分子を放出し、これらのHC,COに酸素分子を与え、酸化・浄化を促進する。
On the other hand, a three-
三元触媒8の上流側(排気流れの上流側)の排気通路12に空燃比センサ(A/Fセンサ)37が配置されており、三元触媒8の下流側(排気流れの下流側)の排気通路12にはO2センサ(酸素センサ)38が配置されている。空燃比センサ37は、例えば限界電流式の酸素濃度センサが適用されており、広い空燃比領域にわたって空燃比を連続的に検出することが可能である。O2センサ38は、理論空燃比(ストイキ)近傍で出力値がステップ状に変化する特性(Z特性)を示すセンサであって、この例では、例えば起電力式(濃淡電池式)の酸素濃度センサが適用されている。これら空燃比センサ37及びO2センサ38の各出力信号はECU200に入力される。
An air-fuel ratio sensor (A / F sensor) 37 is disposed in the
ECU200は、空燃比センサ37及びO2センサ38の出力に基づいて空燃比フィードバック制御(ストイキ制御)を実行する。この空燃比フィードバック制御にあっては、三元触媒8の上流側の空燃比センサ37によって検出された排気空燃比を所定の目標空燃比であるストイキに一致させるメインフィードバック制御と、三元触媒8の下流側のO2センサ38によって検出された排気空燃比をストイキに一致させるようなサブフィードバック制御とが行われる(例えば、特開2010−007561号公報、特開2012−167646号公報に記載の技術参照)。
The
−ECU−
ECU200は、図3に示すように、CPU(Central Processing Unit)201、ROM(Read Only Memory)202、RAM(Random Access Memory)203及びバックアップRAM204などを備えている。
-ECU-
As shown in FIG. 3, the
ROM202は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU201は、ROM202に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、RAM203は、CPU201での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM204は、例えばエンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
The
以上のCPU201、ROM202、RAM203及びバックアップRAM204は、バス207を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース205及び出力インターフェース206と接続されている。
The
入力インターフェース205には、クランクポジションセンサ31、水温センサ32、エアフロメータ33、吸気温センサ34、スロットル開度センサ35、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ36、空燃比センサ37、O2センサ38、及び、カムポジションセンサ39などの各種センサ類が接続されている。また、入力インターフェース205にはイグニッションスイッチ(スタートスイッチ)40が接続されている。
The
出力インターフェース206には、インジェクタ2、点火プラグ3のイグナイタ4、スロットルバルブ5のスロットルモータ6、及び、燃料供給系100の燃料ポンプ103などが接続されている。
The
そして、ECU200は、上記した各種センサの検出信号に基づいて、インジェクタ2の駆動制御(燃料噴射量調整制御)、点火プラグ3の点火時期制御、スロットルバルブ5のスロットルモータ6の駆動制御(吸入空気量制御)、上記した空燃比フィードバック制御などを含むエンジン1の各種制御を実行する。さらに、ECU200は、下記の「各気筒のTDC判定」、「回転変動の算出」、及び、「気筒間の空燃比インバランス判定OBD」を実行する。
The
以上のECU200により実行されるプログラムによって、本発明の内燃機関の制御装置が実現される。
The control program for the internal combustion engine of the present invention is realized by the program executed by the
−各気筒のTDC判定−
ECU200は、上記クランクポジションセンサ31及びカムポジションセンサ39の各出力信号に基づいて各気筒#1〜#4の圧縮上死点(圧縮TDC)を判定する。その判定方法について以下に説明する。
-TDC determination for each cylinder-
The
まず、クランクポジションセンサ31は、上記したように、クランクシャフト15が1回転(360°CA)する間に1回(機関サイクルの1周期に2回)、上記欠歯信号を出力する。この例では、第1気筒#1及び第4気筒#4の上死点前(TDC前)の所定クランク角でクランクポジションセンサ31が欠歯信号を出力する構成となっている。
First, as described above, the crank
また、カムポジションセンサ39は、上記したように、クランクシャフト15が2回転する間に1回(機関サイクルの1周期に1回)、電圧パルスを出力する。この例では、第1気筒#1が圧縮上死点(圧縮TDC)に位置し、第4気筒#4が排気上死点(排気TDC)に位置したときにカムポジションセンサ39が電圧パルスを出力する構成となっている。
Further, as described above, the
このような構成により、クランクポジションセンサ31が欠歯信号を出力したときに、カムポジションセンサ39が電圧パルスを発生した場合は、第1気筒#1が圧縮TDCであると判定し、その第1気筒#1の圧縮TDCから180°CA後が第3気筒♯3の圧縮TDCであると判定する。また、クランクポジションセンサ31が欠歯信号を出力したときに、カムポジションセンサ39が電圧パルスを発生しない場合は、第4気筒#4が圧縮TDCであると判定し、その第4気筒#4の圧縮TDCから180°CA後が第2気筒♯2の圧縮TDCであると判定する。
With this configuration, when the
−回転変動値の算出−
本実施形態では、エンジン1の燃焼行程中における所定回転角、例えば、圧縮TDCからクランクシャフト15が30°CA回転するのに要した時間T30(回転速度に反比例:回転速度=30°CA/T30)を各気筒#1〜#4ごとに算出し、その算出した時間T30の気筒間における差(時間差ΔT30)を算出する。このようにして算出した時間差ΔT30はエンジン1の回転変動を表す値であり、以下、この時間差ΔT30を回転変動値ΔT30と呼ぶことにする。
-Calculation of rotation fluctuation value-
In this embodiment, a predetermined rotation angle during the combustion stroke of the
回転変動値ΔT30の算出処理の具体的な例について説明する。ECU200は、クランクポジションセンサ31及びカムポジションセンサ39の各出力信号に基づいて、第1気筒#1の燃焼行程中においてクランクシャフト15が圧縮TDCから30°CA回転するのに要する時間T30[#1]を算出し、この算出した時間T30[#1]と、1回前に燃焼行程を迎えていた第2気筒#2の燃焼行程中においてクランクシャフト15が圧縮TDCから30°CA回転するのに要した時間T30[#2]との差を求めることにより、第1気筒#1の回転変動値ΔT30[#1](=T30[#1]−T30[#2])を算出する。
A specific example of the calculation process of the rotation fluctuation value ΔT 30 will be described. Based on the output signals of the
また、同様にして、エンジン1の気筒#3、#4、#2の各燃焼行程においてクランクシャフト15が圧縮TDCから30°CA回転するのに要した時間T30[#3]、時間T30[#4]、時間T30[#2]を順次算出して、第3気筒の回転変動値ΔT30[#3](=T30[#3]−T30[#1])、第4気筒の回転変動値ΔT30[#4](=T30[#4]−T30[#3])、及び、第2気筒の回転変動値ΔT30[#2](=T30[#2]−T30[#4])を算出する。
Similarly, time T 30 [# 3] and time T 30 required for the
以上のようにして算出された回転変動値ΔT30[#1]、ΔT30[#2]、ΔT30[#3]、ΔT30[#4]は、後述する空燃比インバランス判定(OBD)においてインバランスパラメータとして用いられる。 The rotational fluctuation values ΔT 30 [# 1], ΔT 30 [# 2], ΔT 30 [# 3], and ΔT 30 [# 4] calculated as described above are air-fuel ratio imbalance determination (OBD) described later. Used as an imbalance parameter.
なお、上記エンジン1の燃焼行程中における所定回転角は30°CA以外の値(例えば10°CA)であってもよい。また、エンジン1の回転変動値は他の方法で算出するようにしてもよい。
The predetermined rotation angle during the combustion stroke of the
−気筒間の空燃比インバランス判定OBD−
まず、上述したように、気筒間の空燃比インバランスの発生原因の1つに、吸気バルブ13部からの漏れ(バルブリーク)がある。
-Air-fuel ratio imbalance determination between cylinders OBD-
First, as described above, one of the causes of the air-fuel ratio imbalance between cylinders is leakage from the intake valve 13 (valve leak).
バルブリークが発生すると、内部EGRが増加して(排気ガスが吸気系に還流すると、排気ガスの分だけ空気量が減少することになる)発生トルクが減少するため内燃機関の回転変動が増大する。ただし、バルブリークが発生した場合、インジェクタ起因の故障等の場合と比べて、エミッションの悪化に対する回転変動の挙動が大きくなる傾向がある。そのため、バルブリークを考慮せずに空燃比インバランス判定を行うと(空燃比インバランスの原因をバルブリークとそれ以外の原因(インジェクタ起因の故障等)とで切り分けずに同じ判定閾値で判定を行うと)、エミッション上で異常レベルでない場合でも、インバランス異常と判定(誤判定)するおそれがある。 When the valve leak occurs, the internal EGR increases (when the exhaust gas recirculates to the intake system, the amount of air decreases by the amount of the exhaust gas), and the generated torque decreases, so the rotational fluctuation of the internal combustion engine increases. . However, when a valve leak occurs, there is a tendency that the behavior of the rotational fluctuation with respect to the deterioration of the emission becomes larger than in the case of a failure caused by the injector or the like. Therefore, if air-fuel ratio imbalance determination is performed without considering valve leak (the cause of air-fuel ratio imbalance is determined by the same determination threshold without distinguishing between valve leak and other causes (failure caused by injectors, etc.) If this is done, there is a risk of imbalance abnormality (judgment) even if the emission level is not abnormal.
このような点を解消するために、本実施形態では、上記バルブリーク(吸気バルブ13部からの漏れ)を考慮して気筒間の空燃比インバランス判定を行うことにより、判定精度の向上を図ることを特徴としている。 In order to eliminate such a point, in the present embodiment, the determination accuracy is improved by performing the air-fuel ratio imbalance determination between the cylinders in consideration of the valve leak (leakage from the intake valve 13). It is characterized by that.
その一例(空燃比インバランス判定OBD)について図4のフローチャートを参照して説明する。図4の処理ルーチンはECU200において所定時間毎に繰り返して実行される。
One example (air-fuel ratio imbalance determination OBD) will be described with reference to the flowchart of FIG. The processing routine of FIG. 4 is repeatedly executed at predetermined time intervals in the
まず、ステップS101では、空燃比インバランス判定の判定条件が成立しているか否かを判定する。この判定条件は、例えば次の各条件(a)〜(e)が成立したときに成立する。
(a)エンジンの暖機が終了している。ECU200は、水温センサ32の出力信号から得られるエンジン水温が所定値以上であるとき暖機終了と判断する。
(b)空燃比センサ37及びO2センサ38が活性化している。ECU200は、空燃比センサ37及びO2センサ38の各インピーダンスがそれぞれ所定の活性温度相当の値になっているとき、これら2つのセンサ37,38が活性化していると判断する。
(c)三元触媒8が活性化している。ECU200は、エンジン運転状態に基づいて推定した三元触媒8の温度が所定の活性温度相当の値になっているとき、三元触媒8が活性化したと判断する。
(d)エンジン1がアイドル運転中もしくは定常運転中である。ECU200は、エンジン回転数NE及び負荷率KLの所定時間内における変動幅が所定値以内のとき、エンジン1が定常運転中と判断する。なお、負荷率KLは、エンジン1への最大吸入空気量に対する現在の運転状態における吸入空気量の割合(充填率)であって、例えば、エアフロメータ33の出力信号から得られる吸入空気量とクランクポジションセンサ31の出力信号から得られるエンジン回転数NEとに基づいて算出される。
(e)空燃比フィードバック制御中(ストイキ制御中)である。
First, in step S101, it is determined whether a determination condition for determining the air-fuel ratio imbalance is satisfied. This determination condition is satisfied when, for example, the following conditions (a) to (e) are satisfied.
(A) The engine has been warmed up. The
(B) The air-
(C) The three-
(D) The
(E) During air-fuel ratio feedback control (during stoichiometric control).
なお、インバランス判定の判定条件はこれらの条件に限定されない。 The determination conditions for imbalance determination are not limited to these conditions.
このステップST101の判定結果が否定判定(NO)である場合はリターンする。ステップST101の判定結果が肯定判定(YES)である場合(判定条件成立の場合)はステップST102に進む。 If the determination result in step ST101 is negative (NO), the process returns. When the determination result of step ST101 is affirmative (YES) (when the determination condition is satisfied), the process proceeds to step ST102.
ステップST102では、クランクポジションセンサ31及びカムポジションセンサ39の各出力信号に基づいて、上記した処理によって、各気筒#1、#2、#3、#4毎の回転変動値ΔT30[#1]、ΔT30[#2]、ΔT30[#3]、ΔT30[#4]を算出し、これら4つの回転変動値のうち、最も大きな値の回転変動値ΔT30(最大値)をインバランスパラメータとする。
In step ST102, based on the output signals of the
さらに、ステップST102において、回転変動値T30に対する1次判定閾値A及び2次判定閾値(バルブリーク時判定閾値)Bを算出する。具体的には、例えば、クランクポジションセンサ31の出力信号されるエンジン回転数NE及び負荷率KLに基づいてマップを参照して1次判定閾値A及び2次判定閾値B(現在のエンジン回転数NE及び負荷率KLに応じた判定閾値A,B)を算出する。
Further, in
ここで、1次判定閾値Aの算出マップは、エンジン回転数NE及び負荷率KLをパラメータとして、インジェクタ起因の故障等(バルブリーク以外の原因)により発生する空燃比インバランスの異常を判定できる判定閾値(インジェクタ起因の故障等によるインバランス異常と正常とを切り分ける値(回転変動値))を実験・シミュレーション等により適合したものをマップ化したものである。この1次判定閾値Aの算出マップはECU200のROM202に記憶されている。
Here, the calculation map for the primary determination threshold A is a determination that can determine an abnormality in the air-fuel ratio imbalance that occurs due to an injector-induced failure or the like (causes other than valve leak) using the engine speed NE and the load factor KL as parameters. This is a map obtained by adapting a threshold value (a value (rotation fluctuation value) for distinguishing between an imbalance abnormality and normal due to a failure caused by an injector, etc.) by experiment / simulation. The calculation map of the primary determination threshold A is stored in the
また、2次判定閾値Bの算出マップについては、エンジン回転数NE及び負荷率KLをパラメータとして、バルブリーク時に発生する空燃比インバランスの異常を判定できる判定閾値(バルブリーク時のインバランス異常と正常とを切り分ける値(回転変動値))を実験・シミュレーション等により適合したものをマップ化している。この2次判定閾値Bの算出マップもECU200のROM202に記憶されている。
Further, regarding the calculation map of the secondary determination threshold B, the determination threshold (the imbalance abnormality at the time of valve leak and the imbalance abnormality at the time of valve leak) can be determined by using the engine speed NE and the load factor KL as parameters. A map that matches the values (rotational fluctuation values) that distinguish normal from experimental values and simulations is mapped. A calculation map of the secondary determination threshold value B is also stored in the
なお、上述したように、バルブリーク発生時にはインジェクタ起因の故障時等に比べて回転変動の挙動が大きくなるので、エンジン運転状態が同じである場合(エンジン回転数NE及び負荷率KLが同じである場合)、1次判定閾値Aよりも2次判定閾値Bの方が大きな値(1次判定閾値A<2次判定閾値B)になる。 As described above, when the valve leak occurs, the behavior of the rotational fluctuation becomes larger than that at the time of the failure caused by the injector, etc., so that the engine operating state is the same (the engine speed NE and the load factor KL are the same). Case) The secondary determination threshold B is larger than the primary determination threshold A (primary determination threshold A <secondary determination threshold B).
次に、ステップST103において、上記ステップST102で算出した回転変動値ΔT30(最大値)が、上記ステップST102で算出した1次判定閾値A以上であるか否かを判定する(1次判定)。その判定結果が否定判定(NO)である場合([回転変動値ΔT30<A]である場合)は正常であると判定する(ステップST110)。 Next, in step ST103, it is determined whether or not the rotation fluctuation value ΔT 30 (maximum value) calculated in step ST102 is equal to or greater than the primary determination threshold A calculated in step ST102 (primary determination). When the determination result is negative (NO) (when [rotational fluctuation value ΔT 30 <A]), it is determined to be normal (step ST110).
上記ステップST103の判定結果が肯定判定(YES)である場合([回転変動値ΔT30≧A]である場合)はステップST104に進む。 When the determination result of step ST103 is affirmative (YES) (when [rotational fluctuation value ΔT 30 ≧ A]), the process proceeds to step ST104.
ステップST104では、空燃比センサ37の出力値の変動(出力変動値)が所定値よりも小さいか否かを判定する。このステップST104は、上述したように、バルブリーク発生時は、空気量が少なくなることにより回転変動が悪化する(空気量の感度は大きい)ものの、空燃比センサ37の出力値としては大きな変動を示さない(空気量の感度は小さい)という点を考慮して、バルブリーク発生時であるか否かを判定するステップであって、このステップST104の判定結果が否定判定(NO)である場合(空燃比センサ37の出力変動値が所定値以上である場合)は、バルブリーク無(吸気バルブ13部からの漏れ無し)と判定してステップST111に進み、気筒間の空燃比インバランス異常と判定する。
In step ST104, it is determined whether or not the fluctuation (output fluctuation value) of the output value of the air-
なお、ステップST104の判定に用いる所定値(ROM202に記憶)については、実験・シミュレーション等によって、バルブリークが発生している場合の空燃比センサ37の出力変動値と、バルブリーク以外の原因(インジェクタ起因の故障等)で空燃比インバランスが発生している場合の空燃比センサ37の出力変動値とを取得しておき、その両者を切り分けることのできる値(バルブリークの有無を判別できる値)を適合して設定する。
As for the predetermined value (stored in the ROM 202) used for the determination in step ST104, the output fluctuation value of the air-
一方、上記ステップST104の判定結果が肯定判定(YES)である場合(空燃比センサ37の出力変動値が所定値よりも小さい場合)は、バルブリーク有と判定してステップST105に進む。
On the other hand, when the determination result of step ST104 is affirmative (YES) (when the output fluctuation value of the air-
ステップST105では、上記ステップST102で算出した回転変動値ΔT30(最大値)が、上記ステップST102で算出した2次判定閾値B(バルブリーク時判定閾値)以上であるか否かを判定する(2次判定)。その判定結果が否定判定(NO)である場合([回転変動値ΔT30<B]である場合)は正常であると判定する(ステップST110)。一方、ステップST105の判定結果が肯定判定(YES)である場合([回転変動値ΔT30≧B]である場合)は気筒間の空燃比インバランス異常と判定する(ステップST111)。
<効果>
以上説明したように、本実施形態によれば、エンジン1の回転変動値が1次判定閾値A以上であり、かつ、触媒上流側の空燃比センサ37の出力変動値が所定値よりも小さい場合はバルブリーク有と判定する。そして、バルブリーク有と判定したときには、インバランス判定用の閾値を2次判定閾値B(バルブリーク時判定閾値B)に変更し、エンジン1の回転変動値が変更後の2次判定閾値B以上であるときに、空燃比インバランス異常と判定している。このように、本実施形態では、バルブリークを考慮して空燃比インバランス判定を行っているので、誤判定を抑制することができ、空燃比インバランス判定の精度を向上させることができる。
In step ST105, it is determined whether or not the rotational fluctuation value ΔT 30 (maximum value) calculated in step ST102 is equal to or greater than the secondary determination threshold B (valve leak determination threshold) calculated in step ST102 (2 Next judgment). When the determination result is negative (NO) (when [rotational fluctuation value ΔT 30 <B]), it is determined to be normal (step ST110). On the other hand, when the determination result in step ST105 is affirmative (YES) (when [rotational fluctuation value ΔT 30 ≧ B]), it is determined that the air-fuel ratio imbalance between cylinders is abnormal (step ST111).
<Effect>
As described above, according to the present embodiment, when the rotational fluctuation value of the
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
-Other embodiments-
In addition, embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become a basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the scope of claims. Further, the technical scope of the present invention includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
例えば、以上の例では、4気筒ガソリンエンジンに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば6気筒や8気筒などの他の任意の気筒数の多気筒内燃機関にも適用可能である。 For example, in the above example, the present invention is applied to a four-cylinder gasoline engine. However, the present invention is not limited to this, and for example, a multi-cylinder having any other number of cylinders such as six cylinders and eight cylinders. It can also be applied to an internal combustion engine.
以上の例では、ポート噴射型多気筒ガソリンエンジンに本発明を適用した例を示したが、これに限られることなく、筒内直噴型多気筒ガソリンエンジンにも適用可能である。また、直列多気筒ガソリンエンジンのほか、V型多気筒ガソリンエンジンにも本発明を適用することができる。また、筒内噴射用インジェクタと吸気ポート噴射用インジェクタとを備えたデュアル噴射式多気筒ガソリンエンジンにも本発明は適用可能である。さらに、ガスエンジンや、バイオマス由来燃料を用いるエンジンにも本発明は適用可能である。 In the above example, the example in which the present invention is applied to the port injection type multi-cylinder gasoline engine has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to an in-cylinder direct injection type multi-cylinder gasoline engine. In addition to the in-line multi-cylinder gasoline engine, the present invention can be applied to a V-type multi-cylinder gasoline engine. The present invention can also be applied to a dual injection multi-cylinder gasoline engine provided with an in-cylinder injector and an intake port injector. Furthermore, the present invention can also be applied to a gas engine or an engine using biomass-derived fuel.
以上の例では、エンジン(内燃機関)のみが搭載されたコンベンショナル車両に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、エンジン及び電動機(モータジェネレータまたはモータ等)が搭載されたハイブリッド車両に搭載されたエンジンにも適用可能である。 In the above example, an example in which the present invention is applied to a conventional vehicle on which only an engine (internal combustion engine) is mounted has been shown. However, the present invention is not limited to this, and an engine and an electric motor (such as a motor generator or a motor) are included. It can also be applied to an engine mounted on a mounted hybrid vehicle.
本発明は、多気筒の内燃機関の制御装置に利用可能であり、さらに詳しくは、気筒間の空燃比インバランス判定を行う内燃機関の制御装置に利用することができる。 The present invention can be used for a control device for a multi-cylinder internal combustion engine, and more specifically, can be used for a control device for an internal combustion engine that performs air-fuel ratio imbalance determination between cylinders.
1 エンジン
2 インジェクタ
11 吸気通路
12 排気通路
31 クランクポジションセンサ
32 水温センサ
33 エアフロメータ
37 空燃比センサ
39 カムポジションセンサ
200 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記内燃機関の回転変動が第1判定閾値以上であり、かつ、前記空燃比センサの出力変動値が所定よりも小さい場合は吸気バルブ部からの漏れ有りと判定し、
前記吸気バルブ部からの漏れ有りと判定されたときに、前記内燃機関の回転変動が第2判定閾値以上であるときには、空燃比インバランスと判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 In an internal combustion engine having an air-fuel ratio sensor provided upstream of a catalyst disposed in an exhaust passage, an internal combustion engine capable of performing an imbalance determination for determining an air-fuel ratio imbalance between cylinders based on a rotational fluctuation of the internal combustion engine. A control device,
When the rotational fluctuation of the internal combustion engine is equal to or greater than a first determination threshold value and the output fluctuation value of the air-fuel ratio sensor is smaller than a predetermined value, it is determined that there is leakage from the intake valve unit,
When it is determined that there is a leak from the intake valve portion, and the rotational fluctuation of the internal combustion engine is greater than or equal to a second determination threshold value, an air-fuel ratio imbalance is determined.
前記内燃機関の回転変動が第1判定閾値以上であり、かつ、前記空燃比センサの出力変動値が所定以上である場合は空燃比インバランスと判定することを特徴とうする内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine of claim 1,
An internal combustion engine control apparatus according to claim 1, wherein when the rotational fluctuation of the internal combustion engine is equal to or greater than a first determination threshold value and the output fluctuation value of the air-fuel ratio sensor is equal to or greater than a predetermined value, an air-fuel ratio imbalance is determined.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013092720A JP2014214676A (en) | 2013-04-25 | 2013-04-25 | Control device for internal combustion engine |
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
JP2016200084A (en) * | 2015-04-13 | 2016-12-01 | 日本特殊陶業株式会社 | Air-fuel ratio sensor and imbalance determining system using the same |
JP2019116872A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
JP2021055557A (en) * | 2019-09-27 | 2021-04-08 | 株式会社Subaru | Valve spring failure diagnosis device |
-
2013
- 2013-04-25 JP JP2013092720A patent/JP2014214676A/en active Pending
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