JP2016035222A - Inter-cylinder air-fuel ratio variation detector of multiple cylinder internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多気筒内燃機関の気筒間における空燃比のばらつきを検出するための装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for detecting variation in air-fuel ratio between cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine.
一般に、内燃機関においては、例えば燃費(燃料消費率)及び触媒による排気浄化効率の改善等を目的として、内燃機関において燃焼される混合気における空気と燃料との混合割合(即ち、空燃比)の制御が不可欠である。このような空燃比の制御は、例えば、内燃機関の排気通路に空燃比センサを設け、これによって検出された空燃比を所定の目標空燃比に一致させるフィードバック制御によって実施される。 In general, in an internal combustion engine, for example, for the purpose of improving fuel efficiency (fuel consumption rate) and exhaust gas purification efficiency using a catalyst, the ratio of the mixture of air and fuel (that is, the air-fuel ratio) in the air-fuel mixture combusted in the internal combustion engine. Control is essential. Such control of the air-fuel ratio is performed by, for example, feedback control in which an air-fuel ratio sensor is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the air-fuel ratio detected thereby coincides with a predetermined target air-fuel ratio.
ところが、複数の気筒を備える内燃機関(多気筒内燃機関)においては、全ての気筒に対して同一の制御量を用いて空燃比のフィードバック制御を行うため、気筒間における空燃比のばらつき(インバランス:imbalance)が発生する場合がある。このインバランスが発生すると、例えば燃費及び/又は排気エミッションの悪化等の問題に繋がる虞がある。従って、インバランスの発生を異常として検出することが望ましい。 However, in an internal combustion engine having a plurality of cylinders (multi-cylinder internal combustion engine), since air-fuel ratio feedback control is performed using the same control amount for all cylinders, variation in air-fuel ratio among cylinders (imbalance). : Imbalance) may occur. When this imbalance occurs, there is a possibility that it may lead to problems such as deterioration of fuel consumption and / or exhaust emission. Therefore, it is desirable to detect the occurrence of imbalance as an abnormality.
そこで、当該技術分野においては、多気筒内燃機関におけるインバランスの発生により排気浄化触媒の温度(触媒温度)が上昇することが知られている。そこで、この触媒温度を検出する温度センサを設け、この温度センサによって検出された触媒温度に基づいて、多気筒内燃機関におけるインバランスの発生を検出することが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 Therefore, it is known in the technical field that the temperature of the exhaust purification catalyst (catalyst temperature) rises due to the occurrence of imbalance in a multi-cylinder internal combustion engine. Therefore, it has been proposed to provide a temperature sensor for detecting the catalyst temperature and detect the occurrence of imbalance in the multi-cylinder internal combustion engine based on the catalyst temperature detected by the temperature sensor (for example, Patent Document 1). See).
上述したように、当該技術分野においては、排気浄化触媒の温度(触媒温度)を検出する温度センサを設け、この温度センサによって検出された触媒温度に基づいて、多気筒内燃機関におけるインバランスの発生を検出することが提案されている。しかしながら、この場合、触媒温度を検出するためには、排気浄化触媒に温度センサを設ける必要があり、製造コストの増大を招く。 As described above, in this technical field, a temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust purification catalyst (catalyst temperature) is provided, and imbalance occurs in the multi-cylinder internal combustion engine based on the catalyst temperature detected by the temperature sensor. It has been proposed to detect. However, in this case, in order to detect the catalyst temperature, it is necessary to provide a temperature sensor in the exhaust purification catalyst, which increases the manufacturing cost.
本発明は、上記のような課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の1つの目的は、排気浄化触媒に温度センサを設けること無く、多気筒内燃機関におけるインバランスの発生を検出することができる「気筒間空燃比ばらつき検出装置(以降、「本発明装置」と呼称される場合がある)」を提供することにある。この目的を達成するため、本発明者は、鋭意研究の結果、排気通路の排気浄化触媒の下流側に配設された酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力が、インバランスの発生の有無によって変化することを見出した。 The present invention has been made to address the above-described problems. That is, one object of the present invention is to provide an “inter-cylinder air-fuel ratio variation detecting device” (hereinafter referred to as “the present invention”) that can detect the occurrence of imbalance in a multi-cylinder internal combustion engine without providing a temperature sensor in the exhaust purification catalyst. It may be referred to as a “device”. In order to achieve this object, the present inventor, as a result of earnest research, the power supplied to the heater for heating the oxygen concentration sensor disposed on the downstream side of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage is It was found that it changes depending on the presence or absence.
より詳細には、図1に示したように、酸素濃度センサの温度が変化すると、そのインピーダンスも変化する。従って、酸素濃度を正確に反映した検出信号を得るためには、酸素濃度センサの温度を一定に維持する必要がある。そこで、酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力は、酸素濃度センサの温度を一定に維持するように制御されている。 More specifically, as shown in FIG. 1, when the temperature of the oxygen concentration sensor changes, its impedance also changes. Therefore, in order to obtain a detection signal that accurately reflects the oxygen concentration, it is necessary to keep the temperature of the oxygen concentration sensor constant. Therefore, the power supplied to the electric heater that heats the oxygen concentration sensor is controlled so as to keep the temperature of the oxygen concentration sensor constant.
一方、前述したように、多気筒内燃機関におけるインバランスの発生により排気浄化触媒の温度(触媒温度)が上昇する。この触媒温度の上昇により、排気浄化触媒から排気通路に排出される排気の温度も上昇し、排気通路において排気浄化触媒の下流側に配設された酸素濃度センサが受け取る熱量も増大する(即ち、酸素濃度センサが加熱される)。従って、酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力が一定である場合、インバランスの発生により酸素濃度センサの温度(センサ温度)が上昇し、そのインピーダンスは下降する。 On the other hand, as described above, the temperature of the exhaust purification catalyst (catalyst temperature) rises due to the occurrence of imbalance in the multi-cylinder internal combustion engine. Due to the increase in the catalyst temperature, the temperature of the exhaust gas discharged from the exhaust purification catalyst to the exhaust passage also rises, and the amount of heat received by the oxygen concentration sensor disposed on the downstream side of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage increases (i.e., The oxygen concentration sensor is heated). Therefore, when the electric power supplied to the electric heater that heats the oxygen concentration sensor is constant, the temperature of the oxygen concentration sensor (sensor temperature) increases due to the occurrence of imbalance, and the impedance decreases.
即ち、図2に示したように、多気筒内燃機関を搭載する車両の走行(グラフ(a)を参照)に伴って触媒温度が上昇し、インバランスの程度が大きいほど触媒温度がより高くなる(グラフ(b)を参照)。従って、酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力が一定である場合、インバランスの程度が大きいほどセンサ温度もより高くなり、結果として酸素濃度センサのインピーダンスはより低くなる(グラフ(c)及び(d)を参照。尚、グラフ(d)は、グラフ(c)の一点鎖線で囲まれた部分の拡大図である)。 That is, as shown in FIG. 2, the catalyst temperature rises as the vehicle equipped with the multi-cylinder internal combustion engine travels (see graph (a)), and the catalyst temperature increases as the degree of imbalance increases. (See graph (b)). Therefore, when the power supplied to the electric heater for heating the oxygen concentration sensor is constant, the sensor temperature becomes higher as the degree of imbalance increases, and as a result, the impedance of the oxygen concentration sensor becomes lower (graph (c)). And (d), where the graph (d) is an enlarged view of the portion surrounded by the alternate long and short dash line in the graph (c)).
しかしながら、実際には、上述したように、酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力は、酸素濃度センサの温度を一定に維持するように制御されている。従って、インバランスの程度が大きいほど、酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力が低減され、酸素濃度センサの温度が一定に維持される。このように、酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力は、インバランスの程度に応じて変化する。 However, actually, as described above, the power supplied to the electric heater that heats the oxygen concentration sensor is controlled so as to maintain the temperature of the oxygen concentration sensor constant. Therefore, as the degree of imbalance increases, the power supplied to the electric heater that heats the oxygen concentration sensor is reduced, and the temperature of the oxygen concentration sensor is kept constant. As described above, the power supplied to the electric heater that heats the oxygen concentration sensor changes according to the degree of imbalance.
そこで、本発明者は、酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力を制御してセンサ温度を一定に維持する多気筒内燃機関において、インバランスが発生していない正常時における電熱器への供給電力(標準供給電力)と、実際の電熱器への供給電力(実供給電力)との差に基づいて、インバランスの発生を検出することができるとの考えに至った。 In view of this, the present inventor, in a multi-cylinder internal combustion engine that controls the power supplied to the electric heater that heats the oxygen concentration sensor and maintains the sensor temperature constant, applies the electric heater to the electric heater at normal time when no imbalance occurs. Based on the difference between the supplied power (standard supplied power) and the actual supplied power to the electric heater (actual supplied power), it has been thought that the occurrence of imbalance can be detected.
ところが、センサ温度を上昇させる要因はインバランス以外にもある。具体的には、多気筒内燃機関において単位時間当たりに燃焼される混合気が増えれば、排気温度が上昇し、結果としてセンサ温度も上昇する。従って、酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力を制御してセンサ温度を一定に維持する多気筒内燃機関において、インバランスが発生していない正常時においても、吸気量が増えれば、図3の実線によって示したように、電熱器への供給電力が減少する。即ち、標準供給電力は一定値ではなく、吸気量の増大に応じて減少する。
However, there are other factors that increase the sensor temperature besides imbalance. Specifically, if the air-fuel mixture burned per unit time in a multi-cylinder internal combustion engine increases, the exhaust gas temperature increases, and as a result, the sensor temperature also increases. Therefore, in a multi-cylinder internal combustion engine that controls the power supplied to the electric heater that heats the oxygen concentration sensor and maintains the sensor temperature constant, if the intake air amount increases even when the imbalance does not occur, As indicated by the
上記に加えて、上述したようにインバランスの程度が大きいほど酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力が低減されるので、図3の破線及び点線によって示したように、電熱器への供給電力と吸気量との対応関係が、インバランスの程度の増大に応じて、低電力側にシフトする。本発明者は、このシフト量(即ち、ある特定の吸気量における標準供給電力と実供給電力との差)が所定の閾値(図3における白抜きの両矢印)よりも大きいか否かに基づいてインバランスの発生の有無を判定することができるとの考えに至ったのである。 In addition to the above, as the degree of imbalance is larger as described above, the power supplied to the electric heater that heats the oxygen concentration sensor is reduced. Therefore, as shown by the broken lines and dotted lines in FIG. The correspondence relationship between the supplied power and the intake air amount shifts to the low power side as the imbalance increases. The inventor of the present invention is based on whether or not the shift amount (that is, the difference between the standard supply power and the actual supply power at a specific intake air amount) is larger than a predetermined threshold value (a white double arrow in FIG. 3). This led to the idea that it was possible to determine whether imbalance occurred.
従って、本発明装置は、複数の気筒と、排気通路に配設された排気浄化触媒と、前記排気通路の前記排気浄化触媒の下流側に配設された酸素濃度センサと、前記酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力を制御することにより前記酸素濃度センサの温度を所定の目標温度に一致させるように制御する制御部と、を具備する多気筒内燃機関に適用される。 Accordingly, the device of the present invention comprises a plurality of cylinders, an exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage, an oxygen concentration sensor disposed on the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst, and the oxygen concentration sensor. The present invention is applied to a multi-cylinder internal combustion engine that includes a control unit that controls power supplied to an electric heater to be heated so that the temperature of the oxygen concentration sensor matches a predetermined target temperature.
また、本発明装置は、前記複数の気筒間における空燃比のばらつきであるインバランスの発生を検出する検出部を具備する。 In addition, the device of the present invention includes a detection unit that detects the occurrence of imbalance, which is a variation in the air-fuel ratio among the plurality of cylinders.
前記検出部は、
前記多気筒内燃機関の吸気量と相関を有する運転状態パラメータである吸気量相関値と、前記電熱器への実際の供給電力である実供給電力と、を取得し、
前記インバランスが発生していない正常時における前記吸気量と前記供給電力との対応関係に基づいて、前記吸気量相関値に対応する供給電力である標準供給電力を特定し、
前記標準供給電力から前記実供給電力を減じた差分が所定の閾値よりも大きい場合、前記インバランスが発生していると判定する。
The detector is
Obtaining an intake air amount correlation value that is an operating state parameter correlated with the intake air amount of the multi-cylinder internal combustion engine, and an actual supply power that is an actual supply power to the electric heater;
Based on the correspondence relationship between the intake air amount and the supply power at normal time when the imbalance has not occurred, the standard supply power that is the supply power corresponding to the intake air amount correlation value is specified,
When the difference obtained by subtracting the actual supply power from the standard supply power is greater than a predetermined threshold, it is determined that the imbalance has occurred.
本発明装置によれば、排気浄化触媒に温度センサを設けること無く、多気筒内燃機関におけるインバランスの発生を検出することができる。 According to the device of the present invention, it is possible to detect the occurrence of imbalance in a multi-cylinder internal combustion engine without providing a temperature sensor in the exhaust purification catalyst.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る気筒間空燃比ばらつき検出装置(以下、「本検出装置」とも称呼する。)について説明する。 Hereinafter, an inter-cylinder air-fuel ratio variation detecting device (hereinafter also referred to as “the present detecting device”) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(構成)
本検出装置は、図4に示した内燃機関1に適用される。内燃機関1は、シリンダブロック2に形成された燃焼室3の内部において燃料と空気との混合気を燃焼させ、シリンダ内でピストンを往復移動させることにより動力を発生する。内燃機関1は車両に搭載される多気筒内燃機関であり、より具体的には直列4気筒・火花点火式・内燃機関である。但し、本検出装置を適用可能な内燃機関は、このような構成を有するものに限られず、複数の気筒と、排気通路に配設された排気浄化触媒と、前記排気通路の前記排気浄化触媒の下流側に配設された酸素濃度センサと、前記酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力を制御することにより前記酸素濃度センサの温度を所定の目標温度に一致させるように制御する制御部と、を具備する多気筒内燃機関であれば特に限定されない。
(Constitution)
This detection apparatus is applied to the
図示していないが、内燃機関1のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁と、が気筒毎に配設されており、各吸気弁及び各排気弁はカムシャフトによって開閉させられる。シリンダヘッドの頂部には、燃焼室3内の混合気に点火するための点火プラグ7が気筒毎に取り付けられている。
Although not shown, the cylinder head of the
各気筒の吸気ポートは、気筒毎の枝管4を介して吸気集合室であるサージタンク8に接続されている。サージタンク8の上流側には吸気管13が接続されており、吸気管13の上流端にはエアクリーナ9が設けられている。吸気ポート、枝管4、サージタンク8、及び吸気管13は吸気通路を形成している。吸気管13には、上流側から順に、吸入空気量(吸気量)を検出するためのエアフローメータ5と、電子制御式のスロットル弁10と、が組み込まれている。
The intake port of each cylinder is connected to a
吸気ポート内には、燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)12が気筒毎に配設される。インジェクタ12から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気を形成し、この混合気が吸気弁の開弁時に燃焼室3に吸入され、ピストンによって圧縮され、点火プラグ7によって点火燃焼させられる。
In the intake port, an injector (fuel injection valve) 12 for injecting fuel is disposed for each cylinder. The fuel injected from the
一方、各気筒の排気ポートは排気マニフォールド14に接続される。排気マニフォールド14は、その上流部をなす気筒毎の枝管14aと、その下流部をなす排気集合部14bとからなる。排気集合部14bの下流側には排気管6が接続されている。排気ポート、排気マニフォールド14、及び排気管6は排気通路を形成している。
On the other hand, the exhaust port of each cylinder is connected to the
排気管6には三元触媒11が配設されている。三元触媒11の上流側及び下流側には、空燃比センサ17及び酸素濃度センサ18が設置されている。空燃比センサ17及び酸素濃度センサ18は、三元触媒11の直前及び直後の位置の排気通路に設置され、排気中の酸素濃度に対応する検出信号を出力する。尚、前述したように、この酸素濃度センサ18は電熱器19及び温度センサ21を備える。
A three-
点火プラグ7、スロットル弁10、インジェクタ12、及び電熱器19等の各種アクチュエータは、制御手段としての電子制御ユニット(ECU)20に電気的に接続されている。ECU20は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM及びインターフェース等を含む。ECU20は、以下に述べるセンサ類と接続されていて、これらのセンサからの信号を受信(入力)するようになっている。
Various actuators such as the
エアフローメータ5は吸気通路内を通過する吸入空気の質量流量(吸気量)を測定し、その吸気量Gaを表す信号を出力する。スロットル弁開度センサ41はスロットル弁開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力する。クランク角度センサ16は、内燃機関1の図示しないクランクシャフトの回転位置(即ち、クランク角度)に応じた信号を出力する。ECU20は、このクランク角度センサ16及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基づいて、所定の気筒の圧縮上死点を基準とした内燃機関1のクランク角度(絶対クランク角度)θを取得する。更に、ECU20は、クランク角度センサ16からの信号に基づいて、機関回転速度Neを取得する。
The air flow meter 5 measures the mass flow rate (intake amount) of intake air passing through the intake passage and outputs a signal representing the intake amount Ga. The throttle
ECU20は、各種センサによる検出値等に基づいて、所望の制御結果が得られるように、点火プラグ7、スロットル弁10、及びインジェクタ12等の各種アクチュエータに指示(駆動)信号を送出し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、及びスロットル弁開度等を制御する。また、スロットル弁開度は、通常、アクセル開度に応じた開度となるように制御される。更に、ECU20は、酸素濃度センサ18が備える電熱器19への供給電力を制御して、酸素濃度センサ18が備える温度センサ21によって測定される酸素濃度センサ18の温度を一定に維持する。即ち、ECU20は、上述した制御部としても機能する。
The
(インバランス検出)
前述したように、本検出装置は、検出時における吸気量に対応する標準供給電力と実供給電力との差が所定の閾値よりも大きいか否かに基づいてインバランスの発生の有無を判定する。このインバランス検出における本検出装置の作動につき、以下に詳しく説明する。
(Imbalance detection)
As described above, the detection device determines whether imbalance has occurred based on whether the difference between the standard supply power corresponding to the intake air amount at the time of detection and the actual supply power is greater than a predetermined threshold. . The operation of the detection apparatus in this imbalance detection will be described in detail below.
ここで、全気筒のうちの一部の気筒のインジェクタ12が故障し、気筒間に空燃比のばらつき(インバランス)が発生した状況を想定する。このような状況としては、例えば、#1気筒における燃料噴射量が、他の#2、#3、及び#4気筒における燃料噴射量よりも多くなり、#1気筒における空燃比のみが大きくリッチ側にずれた場合が挙げられる。このような場合においても、前述した空燃比のフィードバック制御により、内燃機関1の全体としての空燃比を理論空燃比(ストイキ)に一致させることができる場合がある。
Here, it is assumed that the
しかしながら、気筒別に見ると、#1気筒における空燃比はリッチであり(ストイキより小さい)、#2、#3、及び#4気筒における空燃比はリーンである(ストイキより大きい)。即ち、この場合、インバランスが発生している。前述したように、このような状況は、例えば燃費及び/又は排気エミッションの悪化等の問題に繋がる虞があるので、インバランスの発生を異常として検出することが望ましい。そこで、本検出装置は、前記複数の気筒間における空燃比のばらつきであるインバランスの発生を検出する検出部を具備する。 However, when viewed by cylinder, the air-fuel ratio in the # 1 cylinder is rich (smaller than stoichiometric), and the air-fuel ratio in the # 2, # 3, and # 4 cylinders is lean (larger than stoichiometric). That is, in this case, imbalance has occurred. As described above, since such a situation may lead to problems such as deterioration of fuel consumption and / or exhaust emission, it is desirable to detect the occurrence of imbalance as an abnormality. Therefore, the present detection apparatus includes a detection unit that detects the occurrence of imbalance, which is a variation in the air-fuel ratio among the plurality of cylinders.
前述したように、前記検出部は、
(1)前記多気筒内燃機関の吸気量と相関を有する運転状態パラメータである吸気量相関値と、前記電熱器への実際の供給電力である実供給電力と、を取得し、
(2)前記インバランスが発生していない正常時における前記吸気量と前記供給電力との対応関係に基づいて、前記吸気量相関値に対応する供給電力である標準供給電力を特定し、
(3)前記標準供給電力から前記実供給電力を減じた差分が所定の閾値よりも大きい場合、前記インバランスが発生していると判定する。
As described above, the detection unit
(1) obtaining an intake air amount correlation value that is an operating state parameter correlated with an intake air amount of the multi-cylinder internal combustion engine, and an actual supply power that is an actual supply power to the electric heater;
(2) Based on the correspondence relationship between the intake air amount and the supplied power at the normal time when the imbalance has not occurred, a standard supply power that is a supply power corresponding to the intake air amount correlation value is specified,
(3) If the difference obtained by subtracting the actual supply power from the standard supply power is greater than a predetermined threshold, it is determined that the imbalance has occurred.
尚、上記検出部は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、上述したECU20が当該検出部として機能してもよく、或いは上述したECU20とは別個のECUが当該検出部として機能してもよい。上記(1)乃至(3)に示した本検出装置の作動につき、図5に示したフローチャートを参照しながら以下に説明する。
The detection unit is an electronic circuit including a known microcomputer, and the
CPUは、所定時間が経過する毎に図5にフローチャートにより示した「インバランス検出ルーチン」を実行するようになっている。従って、適当なタイミングになると、CPUは、図5のステップ500から処理を開始し、次のステップ510に進み、内燃機関1が既に始動しているか否かを判定する。内燃機関1がまだ始動していない場合、CPUは、ステップ510において「No」と判定し、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
The CPU executes an “imbalance detection routine” shown by a flowchart in FIG. 5 every time a predetermined time elapses. Accordingly, when the appropriate timing is reached, the CPU starts the process from
一方、内燃機関1が既に始動している場合、CPUは、ステップ510において「Yes」と判定し、ステップ530に進み、酸素濃度センサ18が備える電熱器19に実際に供給されている電力である実供給電力(P)を制御部から取得する。次に、CPUは、ステップ540に進み、内燃機関1の吸気量と相関を有する運転状態パラメータである吸気量相関値(A)を取得する。
On the other hand, if the
上記吸気量相関値Aは、内燃機関の吸気量と相関を有する運転状態パラメータである限り、特に限定されない。典型的には、上記吸気量相関値Aは、エアフローメータ5によって検出される吸気通路内を通過する吸入空気の質量流量である吸気量Gaである。或いは、上記吸気量相関値Aは、スロットル弁開度センサ41によって検出されるスロットル弁開度TAであってもよく、クランク角度センサ16からの信号に基づいてECU20が算出する機関回転速度Neであってもよい。
The intake air amount correlation value A is not particularly limited as long as it is an operating state parameter having a correlation with the intake air amount of the internal combustion engine. Typically, the intake air amount correlation value A is the intake air amount Ga which is the mass flow rate of the intake air passing through the intake passage detected by the air flow meter 5. Alternatively, the intake air amount correlation value A may be a throttle valve opening degree TA detected by the throttle valve
また、例えば検出手段の検出誤差又は突発的な異常値等の影響を軽減する観点からは、ステップ530において取得される実供給電力P及びステップ540において取得される吸気量相関値Aは、所定の期間(例えば、100秒間)に亘る計測値の平均値とすることが望ましい。更に、図5においては、ステップ530において実供給電力Pを取得し、ステップ540において吸気量相関値Aを取得したが、これらを取得する順序が逆であってもよい。尚、これらのステップ530及び540は、上記(1)に示した本検出装置の作動に対応する。
Further, for example, from the viewpoint of reducing the influence of detection error or sudden abnormal value of the detection means, the actual supply power P acquired in
次に、CPUはステップ550に進み、内燃機関1においてインバランスが発生していない正常時における酸素濃度センサ18が備える電熱器19への供給電力と吸気量Gaとの対応関係に基づいて、ステップ540において取得された吸気量相関値Aに対応する供給電力である標準供給電力(Ps)を特定する。尚、このステップ550は、上記(2)に示した本検出装置の作動に対応する。
Next, the CPU proceeds to step 550, and based on the correspondence relationship between the power supplied to the
尚、内燃機関1においてインバランスが発生していない正常時における酸素濃度センサ18が備える電熱器19への供給電力と吸気量Gaとの対応関係は、例えば、内燃機関1を用いる事前の実験により種々の吸気量における酸素濃度センサ18が備える電熱器19への供給電力を計測することによって予め特定することができる。また、このようにして予め特定された上記対応関係は、例えばマップ(データテーブル)としてECU20が備えるデータ規則装置(例えばROM)に格納しておき、ステップ550の実行時にCPUが参照するようにしてもよい。
In addition, the correspondence relationship between the power supplied to the
更に、ステップ540において取得された吸気量相関値Aが吸気量Gaである場合は、この吸気量Gaを上記対応関係に直接適用して、対応する標準供給電力Psを特定することができる。一方、ステップ540において取得された吸気量相関値Aが吸気量Ga以外の運転状態パラメータ(例えばスロットル弁開度TA又は機関回転速度Ne等)である場合は、これらの運転パラメータから換算された吸気量Gaを上記対応関係に直接適用して、対応する標準供給電力Psを特定してもよい。或いは、電熱器19への供給電力と吸気量Gaとの対応関係の代わりに、電熱器19への供給電力とスロットル弁開度TAとの対応関係、又は電熱器19への供給電力と機関回転速度Neとの対応関係を、事前の実験により、予め特定しておいてもよい。
Furthermore, when the intake air amount correlation value A acquired in
次に、CPUは、ステップ560に進み、ステップ550において特定された標準供給電力Psからステップ530において取得された実供給電力Pを減じた差分が所定の閾値(Tp)よりも大きいか否かを判定する。この閾値Tpは、例えば、酸素濃度センサ18が備える電熱器19への供給電力の計測誤差、燃費及び/又は排気エミッションの悪化等の問題を実質的に招かないインバランスの許容範囲等に応じて、適宜設定することができる。
Next, the CPU proceeds to step 560 to determine whether or not the difference obtained by subtracting the actual supply power P acquired in
標準供給電力Psから実供給電力Pを減じた差分が閾値Tpよりも大きい場合、CPUはステップ560において「Yes」と判定し、次のステップ570に進み、インバランスが発生していると判定する(異常判定)。一方、標準供給電力Psから実供給電力Pを減じた差分が閾値Tp以下である場合、CPUはステップ560において「No」と判定し、次のステップ580に進み、インバランスが発生していないと判定する(正常判定)。尚、これらのステップ560乃至580は、上記(3)に示した本検出装置の作動に対応する。このようにしてインバランスの発生の有無を判定した後、CPUはステップ595に進み、本ルーチンを一旦終了する。
When the difference obtained by subtracting the actual supply power P from the standard supply power Ps is larger than the threshold value Tp, the CPU determines “Yes” in
尚、上記においては、標準供給電力Psと実供給電力Pとの差(Ps−P)が閾値Tpよりも大きいか否かを判定基準とした。しかしながら、例えば、種々の吸気量Gaに対応する標準供給電力Psから閾値Tpを差し引いた下限供給電力を算出しておき、吸気量Gaと下限供給電力との対応関係を、例えば下記表1のようなデータデーブルとしてECU20が備えるデータ規則装置(例えばROM)に格納しておいてもよい。この場合、ステップ550において、CPUは下限供給電力と実供給電力とを比較し、実供給電力が下限供給電力よりも小さい場合、インバランスが発生していると判定する。
In the above description, whether or not the difference (Ps−P) between the standard supply power Ps and the actual supply power P is larger than the threshold value Tp is used as a determination criterion. However, for example, the lower limit supply power obtained by subtracting the threshold value Tp from the standard supply power Ps corresponding to various intake air amounts Ga is calculated, and the correspondence relationship between the intake air amount Ga and the lower limit supply power is, for example, as shown in Table 1 below. It may be stored in a data regulation device (for example, ROM) provided in the
以上説明してきたように、本検出装置は、排気浄化触媒(三元触媒11)に温度センサを設けること無く、多気筒内燃機関(内燃機関1)におけるインバランスの発生を検出することができる。 As described above, the present detection device can detect the occurrence of imbalance in the multi-cylinder internal combustion engine (internal combustion engine 1) without providing a temperature sensor in the exhaust purification catalyst (three-way catalyst 11).
(変形例)
前述したように、本発明装置は、酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力を制御してセンサ温度を一定に維持する多気筒内燃機関においてインバランスが発生すると触媒温度が上昇し、これにより酸素濃度センサが加熱され、その結果、上記電熱器への供給電力が低下する現象を利用して、インバランスの発生を検出する。
(Modification)
As described above, the device of the present invention increases the catalyst temperature when imbalance occurs in a multi-cylinder internal combustion engine that controls the power supplied to the electric heater that heats the oxygen concentration sensor and maintains the sensor temperature constant. As a result, the oxygen concentration sensor is heated, and as a result, the occurrence of imbalance is detected by utilizing the phenomenon that the power supplied to the electric heater decreases.
従って、例えば冷間始動直後等、酸素濃度センサの温度が(所望のインピーダンスに対応する)目標温度に未だ到達していない期間においては、酸素濃度センサを昇温するために電熱器への供給電力が高められる。従って、このような期間においては、上述したように標準供給電力から実供給電力を減じた差分に基づいてインバランスの発生を正確に検出することは困難となる場合がある。 Therefore, in the period when the temperature of the oxygen concentration sensor has not yet reached the target temperature (corresponding to the desired impedance), for example, immediately after cold start, the power supplied to the electric heater to raise the temperature of the oxygen concentration sensor Is increased. Therefore, in such a period, it may be difficult to accurately detect the occurrence of imbalance based on the difference obtained by subtracting the actual supply power from the standard supply power as described above.
そこで、本発明者は、図6にフローチャートに示したように、「インバランス検出ルーチン」を実行するに当たり、酸素濃度センサの温度が目標温度に到達しているか否かを判定し、酸素濃度センサの温度が目標温度に到達していない場合はインバランスの発生の検出を中止することにより、標準供給電力から実供給電力を減じた差分に基づいてインバランスの発生をより正確に検出することができるとの考えに至った。 Therefore, as shown in the flowchart in FIG. 6, the inventor determines whether or not the temperature of the oxygen concentration sensor has reached the target temperature when executing the “imbalance detection routine”. If the temperature of the battery does not reach the target temperature, it is possible to detect the occurrence of imbalance more accurately based on the difference obtained by subtracting the actual supply power from the standard supply power by stopping the detection of the occurrence of imbalance. I came to the idea that I could do it.
即ち、この変形例に対応する図6のフローチャートは、内燃機関1が既に始動しているか否かを判定するステップ510と、酸素濃度センサ18が備える電熱器19に実際に供給されている電力である実供給電力(P)を取得するステップ530と、の間に、酸素濃度センサ18の温度が目標温度に到達しているか否かを判定するステップ520が新たに設けられている点においてのみ、図5のフローチャートと異なる。
That is, the flowchart of FIG. 6 corresponding to this modification is based on
酸素濃度センサ18の温度が目標温度に未だ到達していない場合、CPUはステップ520において「No」と判定し、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。一方、酸素濃度センサ18の温度が目標温度に既に到達している場合は、CPUはステップ520において「Yes」と判定し、次のステップ530に進む。尚、ステップ530以降の処理の流れは図5のフローチャートと同様であるので、ここでは改めて説明しない。
If the temperature of the
以上により、この変形例においては、酸素濃度センサ18の温度が目標温度に未だ到達していない場合にはインバランスの発生の検出が行われない。その結果、酸素濃度センサ18の昇温のために電熱器19に供給される電力の影響により、インバランスの発生の検出が不正確に行われることが回避される。即ち、この変形例によれば、排気浄化触媒(三元触媒11)に温度センサを設けること無く、多気筒内燃機関(内燃機関1)におけるインバランスの発生をより正確に検出することができる。
As described above, in this modified example, when the temperature of the
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。 For the purpose of illustrating the present invention, several embodiments having specific configurations have been described above and sometimes with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is limited to these exemplary embodiments. Needless to say, the present invention should not be construed as being limited, and modifications can be made as appropriate within the scope of the claims and the specification.
1…内燃機関、3…燃焼室、5…エアフローメータ、6…排気管、11…三元触媒、12…インジェクタ、14…排気マニフォールド、17…空燃比センサ、18…酸素濃度センサ、19…電熱器、20…電子制御ユニット(ECU)、21…温度センサ、22…水温センサ、及び41…スロットル弁開度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
排気通路に配設された排気浄化触媒と、
前記排気通路の前記排気浄化触媒の下流側に配設された酸素濃度センサと、
前記酸素濃度センサを加熱する電熱器への供給電力を制御することにより前記酸素濃度センサの温度を所定の目標温度に一致させるように制御する制御部と、
を具備する多気筒内燃機関に適用され、
前記複数の気筒間における空燃比のばらつきであるインバランスの発生を検出する検出部を具備する、
多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき検出装置であって、
前記検出部は、
前記多気筒内燃機関の吸気量と相関を有する運転状態パラメータである吸気量相関値と、前記電熱器への実際の供給電力である実供給電力と、を取得し、
前記インバランスが発生していない正常時における前記吸気量と前記供給電力との対応関係に基づいて、前記吸気量相関値に対応する供給電力である標準供給電力を特定し、
前記標準供給電力から前記実供給電力を減じた差分が所定の閾値よりも大きい場合、前記インバランスが発生していると判定する、
ことを特徴とする、多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき検出装置。 Multiple cylinders,
An exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage;
An oxygen concentration sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage;
A control unit for controlling the temperature of the oxygen concentration sensor to coincide with a predetermined target temperature by controlling power supplied to an electric heater that heats the oxygen concentration sensor;
Applied to a multi-cylinder internal combustion engine having
A detector that detects the occurrence of imbalance, which is a variation in air-fuel ratio among the plurality of cylinders;
A cylinder-to-cylinder air-fuel ratio variation detecting device for a multi-cylinder internal combustion engine,
The detector is
Obtaining an intake air amount correlation value that is an operating state parameter correlated with the intake air amount of the multi-cylinder internal combustion engine, and an actual supply power that is an actual supply power to the electric heater;
Based on the correspondence relationship between the intake air amount and the supply power at normal time when the imbalance has not occurred, the standard supply power that is the supply power corresponding to the intake air amount correlation value is specified,
When the difference obtained by subtracting the actual supply power from the standard supply power is greater than a predetermined threshold, it is determined that the imbalance has occurred.
An inter-cylinder air-fuel ratio variation detecting device for a multi-cylinder internal combustion engine.
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JP2014157702A JP2016035222A (en) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | Inter-cylinder air-fuel ratio variation detector of multiple cylinder internal combustion engine |
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CN107687374A (en) * | 2016-08-04 | 2018-02-13 | 罗伯特·博世有限公司 | Know the air inlet oxygen concentration of engine |
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2014
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CN107687374A (en) * | 2016-08-04 | 2018-02-13 | 罗伯特·博世有限公司 | Know the air inlet oxygen concentration of engine |
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