JP2015203407A

JP2015203407A - エンジン制御装置

Info

Publication number: JP2015203407A
Application number: JP2014084812A
Authority: JP
Inventors: 岡田　学; Manabu Okada; 学岡田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-11-16

Abstract

【課題】エンジン制御装置において、触媒の上流側と下流側とに設置される空燃比センサの誤組み付けを、より正確に検出することにある。
【解決手段】制御装置（３６）は、制御手段（５０）と、上流状態判定手段（５１）と、下流状態判定手段（５２）と、上流反転時間計測手段（５３）と、下流反転時間計測手段（５４）とを備える。制御手段（５０）は、上流反転時間計測手段（５３）によって計測された時間が下流反転時間計測手段（５４）によって計測された時間以上である場合に、複数の空燃比センサ（４３、４４）が誤組み付けされたと判定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジン制御装置に係り、特にエンジンの排気経路に触媒が設置される排気浄化装置において複数の空燃比センサの誤組み付けを検出するエンジン制御装置に関する。

車両に搭載されるエンジンには、図６に示すように、エンジンからの排気ガスを浄化する排気浄化装置１０１が備えられる。
この排気浄化装置１０１は、エンジンの排気経路１０２に設置された触媒（三元触媒）１０３を備えるとともに、この触媒１０３の上流側と下流側との排気経路１０２に設置された上流側空燃比センサ１０４と下流側空燃比センサ１０５とを備える。上流側空燃比センサ１０４は、触媒１０３で浄化される前の排気ガス中の酸素濃度を検出する。下流側空燃比センサ１０５は、触媒１０３で浄化さた後の排気ガス中の酸素濃度を検出する。
上流側空燃比センサ１０４と下流側空燃比センサ１０５とは、排気経路１０２の排気ガスの酸素濃度を検出し、この検出信号を制御装置１０６に出力する。
図７に示すように、制御装置１０６は、通常、触媒１０３による排気ガス浄化性能が最適化されるように、上流側空燃比センサ１０４と下流側空燃比センサ１０５との出力（リッチ／リーン状態）に基づき、フィードバック（Ｆ／Ｂ）させて燃料噴射弁１０７を制御し、燃料噴射量を調整することによってエンジンを理論空燃比に制御している。
しかしながら、上流側空燃比センサ１０４と下流側空燃比センサ１０５とは、センサ構造が同一であるため、上流側空燃比センサ１０４と下流側空燃比センサ１０５とを逆に誤組み付けする可能性があるが、通常の回路異常診断では、その誤組み付けを検出することができない不具合があった。
このような不具合を解消するために、例えば、以下のような先行技術文献がある。

特開２００８−１２１４５５号公報

特許文献１に係る内燃機関の制御装置は、ディーゼルエンジンの排気浄化装置において、排気流量が増大する運転状態で、触媒よりも上流側の上流側空燃比センサのヒータ電流値と触媒よりも下流側の下流側空燃比センサのヒータ電流値との差に基づき、空燃比センサの誤組み付けを検出するものである。

ところが、上記の特許文献１では、上流側空燃比センサと下流側空燃比センサとの誤組み付けの検出を温度制御用のヒータ電流値で行うため、正確な検出ができない可能性があった。
このように、上流側空燃比センサと下流側空燃比センサとの逆の誤組み付けがあった場合、又は、上流側空燃比センサ・下流側空燃比センサから制御装置までのハーネスの不良等によって上流側空燃比センサ・下流側空燃比センサから制御装置までの配線が逆になっている場合に、制御装置は、誤って触媒の下流側に設置された触媒後の上流側空燃比センサを、誤って触媒の上流側に設置された触媒前の下流側空燃比センサと誤認識したまま、燃料のフィードバック（Ｆ／Ｂ）を行うことになる。
そして、図８に示すように、触媒で浄化された後の排気ガスで燃料のフィードバック（Ｆ／Ｂ）を行うため、燃料の制御をリッチ又はリーン方向に制御しても、誤って触媒の下流側に設置された触媒後の上流側空燃比センサがリッチ／リーンに反応するまでには時間がかかる。この間に燃料のフィードバック（Ｆ／Ｂ）は、リッチ又はリーン方向に過剰な補正をし続けることになり、このため、排気ガスの悪化、また、ドライバビリティ上の不具合を引き起こしてしまう。
一方、上流側空燃比センサと下流側空燃比センサとはそれぞれ回路診断を行っているが、上流側空燃比センサと下流側空燃比センサとが逆になっている場合でも、回路としては閉回路になっているため、回路診断異常では検出できなかった。

そこで、この発明は、触媒の上流側と下流側とに設置される空燃比センサが逆に誤組み付けされたことを、より正確に検出するエンジン制御装置を提供することを目的とする。

この発明は、エンジンの排気経路に触媒を設置した排気浄化装置を備え、前記触媒の上流側と下流側とにそれぞれ設置した複数の空燃比センサの出力に基づいて前記触媒による排気ガス浄化機能が最適化されるように前記エンジンに噴射する燃料をフィードバック制御する制御手段を備えたエンジン制御装置において、前記触媒の上流側に設置した空燃比センサの出力に基づいて前記エンジンに噴射する燃料の状態がリッチ状態又はリーン状態のいずれであるかを判定する上流状態判定手段と、前記触媒の下流側に設置した空燃比センサの出力に基づいて前記エンジンに噴射する燃料の状態がリッチ状態又はリーン状態のいずれであるかを判定する下流状態判定手段と、前記燃料のフィードバックがリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転した時から前記上流状態判定手段で判定された燃料の状態がリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転されたと判定するまでの時間を計測する上流反転時間計測手段と、前記燃料のフィードバックがリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転した時から前記下流状態判定手段で判定された燃料の状態がリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転されたと判定するまでの時間を計測する下流反転時間計測手段とを備え、前記制御手段は、前記上流反転時間計測手段によって計測された時間が前記下流反転時間計測手段によって計測された時間以上である場合に、前記複数の空燃比センサが誤組み付けされたと判定することを特徴とする。

この発明は、触媒の上流側と下流側とに設置される空燃比センサが逆に誤組み付けされたことを、より正確に検出することができる。

図１はエンジン制御装置のシステム構成図である。（実施例）図２はエンジン制御装置のブロック図である。（実施例）図３はエンジン制御のフローチャートである。（実施例）図４は正常時の上流側空燃比センサ／下流側空燃比センサの燃料カット時の反応を示す波形図である。（実施例）図５は異常時の上流側空燃比センサ／下流側空燃比センサの燃料カット時の反応を示す波形図である。（実施例）図６は排気経路に触媒と空燃比センサとを設置した状態を示す概略図である。（従来例）図７は正常時の空燃比センサの反応を示す波形図である。（従来例）図８は上流側と下流側とで空燃比センサが逆に誤組み付けされた場合の空燃比センサの反応を示す波形図である。（従来例）

この発明は、触媒の上流側と下流側とに設置される空燃比センサが逆に誤組み付けされたことを、より正確に検出する目的を、上流反転時間計測手段によって計測された時間が下流反転時間計測手段によって計測された時間以上である場合に空燃比センサの誤組み付けと判定して実現するものである。

図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。
図１に示すように、車両に搭載されたエンジン１は、複数の気筒として、例えば、４つの第１〜第４気筒を有する多気筒用のエンジンである。
このエンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー４とを備える。
シリンダブロック２には、気筒毎に、ピストン５が摺動するシリンダ６が形成されるとともに、ピストン５の上面で燃焼室７が形成される。
シリンダヘッド３には、吸気ポート８と排気ポート９とが形成されるとともに、吸気弁１０と排気弁１１とが取り付けられ、さらに、吸気カム軸１２と排気カム軸１３とが配設される。また、シリンダヘッド３の上部には、略中央部位で点火プラグ１４が配置される。

エンジン１は、吸気マニホルド１５と吸気管１６とによって形成された吸気経路１７を備えるとともに、排気マニホルド１８と排気管１９とによって形成された排気経路２０を備える。吸気経路１７は、吸気ポート８に連通する。排気経路２０は、排気ポート９に連通する。
吸気マニホルド１５の上流側には、サージタンク２１が設けられる。また、このサージタンク２１の上流側には、スロットルバルブ２２を備えたスロットルボディ２３が設けられる。また、吸気管１６の上流端には、エアクリーナ２４が取り付けられる。
吸気マニホルド１５には、吸気ポート８側へ燃料を噴射する燃料噴射弁２５が取り付けられる。この燃料噴射弁２５には、燃料供給管２６の一端が接続される。この燃料供給管２６の他端は、燃料タンク２７内に設置された燃料ポンプ２８に接続される。
シリンダヘッドカバー４には、吸気マニホルド１５に接続したマニホルド側ブローバイガス管２９が接続される。
燃料タンク２７の上部には、エバポ配管３０の一端が接続される。このエバポ配管３０の他端には、キャニスタ３１が取り付けられる。このキャニスタ３１には、バージ管３２の一端が接続される。このバージ管３２の他端は、吸気マニホルド１５に接続される。バージ管３２の途中には、吸気マニホルド１５側への蒸発燃料量を調整するバージ制御弁３３が設置される。
エンジン１には、排気浄化装置３４が備えられる。この排気浄化装置３４は、排気経路２０に設置された触媒（三元触媒）３５を備える。

エンジン１には、このエンジン１の制御装置３６が備えられる。
制御装置３６には、点火プラグ１４と、燃料噴射弁２５と、燃料ポンプ２８と、パージ制御弁３３とが接続される。制御装置３６は、点火プラグ１４を作動して点火時期を制御し、また、燃料噴射弁２５を作動してエンジン１に噴射する燃料をフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御する。また、制御装置３６は、燃料ポンプ２８を作動してエンジン１へ燃料を供給し、また、パージ制御弁３３を作動してエンジン１へのパージ量を制御する。さらに、制御装置３６は、減速時等で所定の燃料カット条件が成立した場合に、燃料噴射弁２５からの燃料の噴射を停止する。
制御装置３６には、スロットルバルブ２２を作動するスロットルモータ３７と、スロットルバルブ２２のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ３８と、エンジン１への吸入空気量を検出するエアフローセンサ３９と、サージタンク２１に取り付けられて吸気圧力を検出する圧力センサ４０と、シリンダブロック２に取り付けられて冷却水温度を検出する水温センサ４１と、シリンダブロック２に取り付けられてノックキングを検出するノックセンサ４２とが接続される。

排気浄化装置３４には、触媒３５の上流側と下流側とで、上流側空燃比センサ４３と、下流側空燃比センサ４４とが備えられる。上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４とは、制御装置３６に接続される。
上流側空燃比センサ４３は、触媒３５の上流側の排気経路２０に設けられて触媒前の酸素濃度を検出する。
下流側空燃比センサ４４は、触媒３５の下流側の排気経路２０に設けられて触媒後の酸素濃度を検出する。
制御装置３６における燃料のフィードバック（Ｆ／Ｂ）は、通常、触媒３５で浄化される前の排気ガス状態を検出する上流側空燃比センサ４３からの検出信号によって実行される。
また、制御装置３６には、イグニッションキーを回したときにオンするイグニッションスイッチ４５と、アクセルペダルの踏み込み状態を検出するアクセル開度センサ４６と、車両の速度を検出する車速センサ４７と、外気温度を検出する外気温センサ４８と、クランク軸の角度をクランク角として検出するクランク角センサ４９とが接続している。

制御装置３６は、図２に示すように、制御手段５０と、上流状態判定手段５１と、下流状態判定手段５２と、上流反転時間計測手段５３と、下流反転時間計測手段５４とを備える。
制御手段５０は、触媒３５の上流側と下流側とにそれぞれ設置した複数の空燃比センサとして、上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４との出力に基づいて、触媒３５による排気ガス浄化機能が最適化されるように、エンジン１に噴射する燃料をフィードバック制御する。
上流状態判定手段５１は、触媒３５の上流側に設置した上流側空燃比センサ４３の出力に基づいてエンジン１に噴射する燃料の状態がリッチ状態又はリーン状態のいずれであるかを判定する。
下流状態判定手段５２は、触媒３５の下流側に設置した下流側空燃比センサ４４の出力に基づいてエンジン１に噴射する燃料の状態がリッチ状態又はリーン状態のいずれであるかを判定する。
上流反転時間計測手段５３は、燃料のフィードバックがリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転した時から上流状態判定手段５１で判定された燃料の状態がリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転されたと判定するまでの時間を計測する。
下流反転時間計測手段５４は、燃料のフィードバックがリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転した時から下流状態判定手段５２で判定された燃料の状態がリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転されたと判定するまでの時間を計測する。
さらに、制御手段５０は、上流反転時間計測手段５３によって計測された時間が下流反転時間計測手段５４によって計測された時間以上である場合に、複数の空燃比センサとしての、上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４とが誤組み付けされたと判定する。

次に、この実施例に係る上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４との誤組み付け判定について、図３のフローチャートに沿って説明する。
図３に示すように、制御装置３６のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、制御手段５０は、上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４との出力を取得する（ステップＡ０２）。
そして、制御手段５０は、燃料のフィードバックを開始したか否かを判断する（ステップＡ０３）。このステップＡ０３がＮＯの場合には、制御手段５０は、この判断を継続する。
このステップＡ０３がＹＥＳの場合には、上流反転時間計測手段５３と下流反転時間計測手段５４とは、上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４との出力に基づいて、上流側と下流側とのそれぞれの排気ガスの状態が反転されるまでの時間を計測する（ステップＡ０４）。
その後、制御手段５０は、上流側空燃比センサ４３で計測された上流側の排気ガスの状態が反転されるまでの時間が、下流反転時間計測手段５４で計測された下流側の排気ガスの状態が反転されるまでの時間以上になった否かを判断する（ステップＡ０５）。
このステップＡ０５がＹＥＳの場合には、制御手段５０は、上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４とが誤組み付けと判定する（ステップＡ０６）。
このステップＡ０６の処理後、又は前記ステップＡ０５がＮＯの場合には、制御装置３６は、このプログラムをエンドとする（ステップＡ０７）。

即ち、この実施例においては、図４に示すように、上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４とが正規に組み付けられた場合には、燃料のフィードバックのリッチ／リーンの排気ガスに対して下流側空燃比センサ４４が反応しない。このため、下流側空燃比センサ４４のリーン／リーンの排気ガスへの反応時間（ｂ）は、上流側空燃比センサ４３のリーン排気ガスへの反応時間（ａ）よりも十分長い（ａ＜ｂ）。
しかし、図５に示すように、上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４とが逆に組み付けられた場合には、エンジン１から排出される排気ガスに対して、触媒前（触媒３５の上流側）に誤って配置された下流側空燃比センサ４４が、先ず、排気ガスのリッチ／リーンに反応し、その後、触媒後（触媒３５の下流側）に誤って配置された上流側空燃比センサ４３が排気ガスに反応する。このため、下流側空燃比センサ４４のリーン／リーンの排気ガスへの反応時間（ｂ）は、上流側空燃比センサ４３のリーン排気ガスへの反応時間（ａ）よりも短くなる（ａ＞ｂ）。
この状況を利用し、燃料のフィードバック（Ｆ／Ｂ）のリッチからリーンヘの反転又は燃料のフィードバック（Ｆ／Ｂ）のリーンからリッチヘの反転のタイミングから、実際に上流側空燃比センサ４３及び下流側空燃比センサ４４がリッチ／リーンの排ガスに反応するまでのタイミングを計測し、下流側空燃比センサ４４が上流側空燃比センサ４３よりも先に反応した場合に、上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４とが逆になっていると判定する。

この結果、この実施例においては、制御装置３６は、制御手段５０と、上流状態判定手段５１と、下流状態判定手段５２と、上流反転時間計測手段５３と、下流反転時間計測手段５４とを備える。制御手段５０は、上流反転時間計測手段５３によって計測された時間が下流反転時間計測手段５４によって計測された時間以上である場合に、上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４とが誤組み付けされたと判定する。
これにより、触媒３５の上流側と下流側とに設置される上流側空燃比センサ４３と下流側空燃比センサ４４との誤組み付けを、より正確に検出することができる。

この発明に係る制御装置は、各種エンジンに適用可能である。

１エンジン
２シリンダブロック
３シリンダヘッド
４シリンダヘッドカバー
２０排気経路
２５燃料噴射弁
３４排気浄化装置
３５触媒
３６制御装置
４３上流側空燃比センサ
４４下流側空燃比センサ
５０制御手段
５１上流状態判定手段
５２下流状態判定手段
５３上流反転時間計測手段
５４下流反転時間計測手段

Claims

エンジンの排気経路に触媒を設置した排気浄化装置を備え、前記触媒の上流側と下流側とにそれぞれ設置した複数の空燃比センサの出力に基づいて前記触媒による排気ガス浄化機能が最適化されるように前記エンジンに噴射する燃料をフィードバック制御する制御手段を備えたエンジン制御装置において、前記触媒の上流側に設置した空燃比センサの出力に基づいて前記エンジンに噴射する燃料の状態がリッチ状態又はリーン状態のいずれであるかを判定する上流状態判定手段と、前記触媒の下流側に設置した空燃比センサの出力に基づいて前記エンジンに噴射する燃料の状態がリッチ状態又はリーン状態のいずれであるかを判定する下流状態判定手段と、前記燃料のフィードバックがリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転した時から前記上流状態判定手段で判定された燃料の状態がリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転されたと判定するまでの時間を計測する上流反転時間計測手段と、前記燃料のフィードバックがリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転した時から前記下流状態判定手段で判定された燃料の状態がリッチ状態からリーン状態に又はリーン状態からリッチ状態に反転されたと判定するまでの時間を計測する下流反転時間計測手段とを備え、前記制御手段は、前記上流反転時間計測手段によって計測された時間が前記下流反転時間計測手段によって計測された時間以上である場合に、前記複数の空燃比センサが誤組み付けされたと判定することを特徴とするエンジン制御装置。