JP2722767B2 - Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine - Google Patents
Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、触媒コンバータの上流側と下流側とに配
設された空燃比センサを利用して、触媒の劣化状態を診
断するようにした内燃機関の触媒劣化診断装置に関す
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine that diagnoses a deterioration state of a catalyst by using air-fuel ratio sensors disposed upstream and downstream of a catalytic converter. A catalyst deterioration diagnosis device.
従来の技術 内燃機関の触媒コンバータの上流側および下流側にそ
れぞれ空燃比センサ例えばO2センサを配設し、上流側O2
センサの出力信号を主にして空燃比フィードバック制御
を実行するとともに、両センサの出力信号の比較から触
媒の劣化を診断するようにした装置が、例えば特開昭63
−205441号公報に開示されている。Disposed upstream and the air-fuel ratio sensor, for example O 2 sensor, respectively at the downstream side of the catalytic converter of the prior art internal combustion engine, upstream O 2
An apparatus that performs air-fuel ratio feedback control mainly based on sensor output signals and diagnoses catalyst deterioration based on a comparison between output signals from both sensors is disclosed in, for example,
-205441.
すなわち、空燃比フィードバック制御の実行中には、
主に上流側O2センサの出力信号に基づいて例えば疑似的
な比例積分制御により燃料供給量が制御されるので、上
流側O2センサの出力信号は第５図の（ａ）に示すよう
に、周期的にリッチ，リーンの反転を繰り返す。これに
対し、触媒コンバータの下流側では、触媒のO2ストレー
ジ能力により残存酸素濃度の変動が非常に緩やかなもの
となるので、下流側O2センサの出力信号としては、第５
図の（ｂ）に示すように、上流側O2センサに比べて変動
幅が小さく、かつ周期が長くなる。That is, during execution of the air-fuel ratio feedback control,
Since the fuel supply amount is mainly controlled based on the output signal of the upstream O 2 sensor by, for example, pseudo proportional integral control, the output signal of the upstream O 2 sensor is as shown in FIG. , And the rich and lean inversions are repeated periodically. On the other hand, on the downstream side of the catalytic converter, the fluctuation of the residual oxygen concentration becomes very gentle due to the O 2 storage capacity of the catalyst, so that the output signal of the downstream O 2 sensor is the fifth signal.
As shown in (b) of FIG, small variation width as compared with the upstream O 2 sensor, and the period is lengthened.
しかし、触媒コンバータにおける触媒が劣化してくる
と、O2ストレージ能力の低下により、触媒コンバータ上
流側と下流側とで酸素濃度がそれ程変わらなくなり、そ
の結果、下流側O2センサの出力信号は、第５図（ｃ）に
示すように、上流側O2センサの出力に近似した周期で反
転を繰り返すようになり、かつその変動幅も大きくなっ
てくる。However, the catalyst in the catalytic converter deteriorates, the reduction of O 2 storage capability, the oxygen concentration in the catalytic converter upstream side and the downstream side is not changed so, as a result, the output signal of the downstream O 2 sensor, as shown in FIG. 5 (c), it repeats the inversion at a period approximating the output of the upstream O 2 sensor, and becomes greater the fluctuation range.
従って、上記公報に記載の装置では、上流側O2センサ
のリッチ，リーンの反転周期T1と下流側O2センサのリッ
チ，リーンの反転周期T2との比（T1/T2）を求め、この
比が所定値以上となったときに、触媒が劣化したものと
判定するようにしている。Accordingly, in the apparatus described in the above publication, the upstream O 2 sensor rich, lean inversion period T1 and the downstream O 2 sensor rich, the ratio of the lean inversion period T2 (T1 / T2) determined, the ratio When is equal to or more than a predetermined value, it is determined that the catalyst has deteriorated.
尚、下流側O2センサの出力信号は、上述した触媒劣化
診断のほかに、上流側O2センサの出力信号に基づく空燃
比フィードバック制御の全体的な空燃比の片寄りの補正
等にも用いられるのが一般的である。The output signal of the downstream O 2 sensor is used in addition to the above-described catalyst deterioration diagnosis to correct the deviation of the overall air-fuel ratio of the air-fuel ratio feedback control based on the output signal of the upstream O 2 sensor. Generally, it is done.
発明が解決しようとする課題 第６図の（ａ）は、上流側O2センサの出力信号の一例
を示し、（ｂ）はこれに対応するフィードバック補正係
数αの変化を示している。上記フィードバック補正係数
αは、上述したように例えば疑似的な比例積分制御によ
り求められるもので、O2センサの出力が所定のスライス
レベル（理論空燃比に対応する）を横切ってリッチ側か
らリーン側へ反転すると、補正係数αには一定の比例分
PLが加算され、かつ所定の積分定数ILによる傾きで積分
分が徐々に加算されて行く。このフィードバック補正係
数αは、周知のように基本燃料噴射量に乗じられるの
で、実際の空燃比は徐々に濃化する。そして、次にO2セ
ンサの出力がリーン側からリッチ側へ反転すると、補正
係数αから一定の比例分PRが減算され、かつ所定の積分
定数IRによる傾きで積分分が徐々に減算されて行く。以
上の繰り返しによって、空燃比は微小な変動を繰り返し
つつ理論空燃比近傍に保たれるのである。Problems to be Solved by the Invention FIG. 6 (a) shows an example of the output signal of the upstream O 2 sensor, and FIG. 6 (b) shows a corresponding change in the feedback correction coefficient α. The feedback correction coefficient α is obtained, for example, by pseudo proportional integral control as described above. When the output of the O 2 sensor crosses a predetermined slice level (corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio) from the rich side to the lean side, And the correction coefficient α becomes a fixed proportional component
P L is added, and the integral is gradually added with a gradient based on a predetermined integration constant I L. Since the feedback correction coefficient α is multiplied by the basic fuel injection amount as is well known, the actual air-fuel ratio gradually increases. Then, then the output of the O 2 sensor is inverted from the lean side to the rich side, the correction coefficient is subtracted constant proportional portion P R from alpha, and the integral amount is gradually subtracted in inclination by a predetermined integral constant I R Go. By the above repetition, the air-fuel ratio is kept close to the stoichiometric air-fuel ratio while repeating small fluctuations.
ここで、内燃機関が定常運転にあるとすれば、上述し
たフィードバック補正係数の振幅Ｗの略中央に、理論空
燃比に相当するレベルＭを想定することができる。従っ
て、周期的に増減変化するフィードバック補正係数αが
この理論空燃比相当レベルＭを横切ってから、実際にO2
センサ出力信号がリッチ側もしくはリーン側へ反転する
までの時間tLR,tRLがフィードバック制御系の遅れとな
る。Here, assuming that the internal combustion engine is in steady operation, a level M corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio can be assumed at approximately the center of the amplitude W of the feedback correction coefficient described above. Therefore, after the feedback correction coefficient α that periodically increases and decreases crosses the stoichiometric air-fuel ratio equivalent level M, the actual O 2
Times t LR and t RL until the sensor output signal is inverted to the rich side or the lean side are delays of the feedback control system.
そして、この制御系の遅れが小さければ、フィードバ
ック補正係数αの増減周期Taは比較的小さくなり、その
振幅Ｗも小さくなる。そのため、触媒コンバータを通し
て下流側O2センサへ及ぶ影響は少なく、触媒コンバータ
が正常であれば、前述した第５図の（ｂ）のように下流
側O2センサの出力信号は殆どリッチ，リーンの反転を伴
わないものとなる。If the delay of the control system is small, the increase / decrease cycle Ta of the feedback correction coefficient α is relatively small, and the amplitude W is also small. Therefore, the influence on the downstream O 2 sensor through the catalytic converter is small, and when the catalytic converter is normal, the output signal of the downstream O 2 sensor is almost rich or lean as shown in FIG. It does not involve inversion.
これに対し、何らかの原因で制御系の遅れが大となる
と、フィードバック補正係数αの増減周期Taは大きくな
り、その振幅Ｗも大きくなる。この場合には、触媒コン
バータのO2ストレージ能力を越えた空燃比変動が生じる
ことになり、仮に触媒コンバータが正常であっても、第
５図の（ｄ）に示すように、下流側O2センサの出力信号
にリッチ，リーンの反転が現れる。On the other hand, if the delay of the control system increases for some reason, the increase / decrease cycle Ta of the feedback correction coefficient α increases, and the amplitude W also increases. In this case, it will be an air-fuel ratio variation exceeding the O 2 storage capability of the catalytic converter occurs, even if normal catalytic converter, as shown in FIG. 5 (d), the downstream O 2 Rich and lean inversions appear in the output signal of the sensor.
従って、上記従来のように、上流側O2センサのリッ
チ，リーンの反転周期T1と下流側O2センサのリッチ，リ
ーンの反転周期T2との比（T1/T2）に基づいて触媒の劣
化判定を行う場合に、判定基準値を固定的に設定したの
では、精度の良い劣化判定を行うことができず、その信
頼性が非常に低いものになってしまう。Therefore, the As is conventional, the upstream O 2 sensor rich, lean inversion period T1 and the downstream O 2 sensor rich, the deterioration determination of the catalyst on the basis of the ratio between the lean inversion period T2 (T1 / T2) When performing the determination, if the determination reference value is fixedly set, accurate deterioration determination cannot be performed, and the reliability thereof is extremely low.
課題を解決するための手段 この発明に係る内燃機関の触媒劣化診断装置は、第１
図に示すように、排気通路に介装された触媒コンバータ
の上流側に配設された上流側空燃比センサ１と、触媒コ
ンバータの下流側に配設された下流側空燃比センサ２と
を有し、かつ、主に上記上流側空燃比センサ１における
検出空燃比のリッチ，リーンの反転に基づいて内燃機関
３の空燃比をフィードバック制御するフィードバック制
御手段４を備えている。そして、上流側空燃比センサ１
と下流側空燃比センサ２のリッチ，リーンの反転回数の
比を求める反転回数比算出手段５と、この反転回数比を
判定基準値と比較して触媒の劣化を判定する判定手段６
と、上記フィードバック制御手段４による空燃比変動の
大小、例えばフィードバック補正係数の振幅や周期等に
基づいて上記判定基準値を設定する基準値設定手段７と
を備えて構成されている。Means for Solving the Problems An apparatus for diagnosing catalyst deterioration of an internal combustion engine according to the present invention comprises:
As shown in the figure, an upstream air-fuel ratio sensor 1 disposed upstream of a catalytic converter disposed in an exhaust passage and a downstream air-fuel ratio sensor 2 disposed downstream of the catalytic converter are provided. In addition, a feedback control means 4 is provided which mainly performs feedback control of the air-fuel ratio of the internal combustion engine 3 based on the rich / lean reversal of the detected air-fuel ratio in the upstream air-fuel ratio sensor 1. And the upstream air-fuel ratio sensor 1
And a reversal frequency ratio calculating means 5 for calculating the ratio of the number of rich and lean reversals of the downstream air-fuel ratio sensor 2 and a determining means 6 for comparing the reversal frequency ratio with a determination reference value to determine catalyst deterioration.
And reference value setting means 7 for setting the determination reference value based on the magnitude of the air-fuel ratio fluctuation by the feedback control means 4, for example, the amplitude and cycle of the feedback correction coefficient.
作用 上記構成では、主に上流側空燃比センサ１の出力信号
に基づいて内燃機関３の空燃比がフィードバック制御さ
れる。詳しくは、比較積分制御等により微小な変動を繰
り返しつつ理論空燃比近傍に保たれる。Operation In the above configuration, the air-fuel ratio of the internal combustion engine 3 is feedback-controlled mainly based on the output signal of the upstream air-fuel ratio sensor 1. More specifically, the air-fuel ratio is kept close to the stoichiometric air-fuel ratio while repeating small fluctuations by comparative integration control or the like.
そして、上流側空燃比センサ１の出力信号が実際の空
燃比変動に応じて周期的に反転するのに対し、下流側空
燃比センサ２の出力信号は、触媒が正常であれば、非常
に緩やかに変動し、リッチ，リーンの反転回数は少な
い。また触媒が劣化していると、リッチ，リーンの反転
回数は多くなる。従って、両者の反転回数比から、触媒
の劣化を判定できる。While the output signal of the upstream air-fuel ratio sensor 1 is periodically inverted according to the actual air-fuel ratio fluctuation, the output signal of the downstream air-fuel ratio sensor 2 is very gentle if the catalyst is normal. And the number of inversions of rich and lean is small. If the catalyst has deteriorated, the number of rich / lean reversals increases. Therefore, the deterioration of the catalyst can be determined from the ratio of the number of reversals of the two.
一方、空燃比フィードバック制御に伴って生じる空燃
比変動が大きければ、その影響によって下流側空燃比セ
ンサ２の反転回数は増加し、また空燃比変動が小さけれ
ば、その反転回数は少なくなる。従って、空燃比変動の
大小に応じて触媒劣化の判定基準値が適切に設定され
る。On the other hand, if the air-fuel ratio fluctuation caused by the air-fuel ratio feedback control is large, the number of reversals of the downstream air-fuel ratio sensor 2 increases due to its influence, and if the air-fuel ratio fluctuation is small, the number of reversals decreases. Accordingly, the reference value for determining catalyst deterioration is appropriately set according to the magnitude of the air-fuel ratio fluctuation.
実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第２図はこの発明の一実施例の機械的構成を示す構成
説明図であって、11は内燃機関、12はその吸気通路、13
は排気通路を示している。上記吸気通路12には、各吸気
ポートへ向けて燃料を供給する燃料噴射弁14が配設され
ているとともに、スロットル弁15が介装されており、そ
の上流側に吸入空気量を検出する例えば熱線式のエアフ
ロメータ16が配設されている。FIG. 2 is a structural explanatory view showing a mechanical structure of one embodiment of the present invention, in which 11 is an internal combustion engine, 12 is an intake passage, 13
Indicates an exhaust passage. In the intake passage 12, a fuel injection valve 14 for supplying fuel to each intake port is provided, and a throttle valve 15 is interposed. A hot-wire type air flow meter 16 is provided.
上記排気通路13には、例えば三元触媒を用いた触媒コ
ンバータ17が介装されているとともに、該触媒コンバー
タ17よりも上流位置に上流側O2センサ18が、下流位置に
下流側O2センサ19がそれぞれ配設されている。この空燃
比センサとしてのO2センサ18,19は、排気中の残存酸素
濃度に応じた起電力を発生するもので、特に、理論空燃
比を境に起電力が急変し、理論空燃比より過濃側（リッ
チ側）で高レベル（約1V程度）に、希薄側（リーン側）
で低レベル（約100mV程度）となる。To the exhaust passage 13, for example, with a catalytic converter 17 using a three-way catalyst is interposed, the upstream O 2 sensor 18 to the upstream position than the catalyst converter 17, the downstream O 2 sensor downstream position 19 are arranged respectively. O 2 sensor 18, 19 as the air-fuel ratio sensor is for generating an electromotive force corresponding to the residual oxygen concentration in the exhaust gas, in particular, the electromotive force changes suddenly bordering the stoichiometric air-fuel ratio, excessive than the stoichiometric air-fuel ratio High level (about 1V) on the dark side (rich side), lean side (lean side)
At low level (about 100mV).
また、20は内燃機関の冷却水温を検出する水温セン
サ、21は機関回転数を検出するために設けられた所定ク
ランク角毎にパルス信号を発するクランク角センサを示
している。Reference numeral 20 denotes a water temperature sensor that detects a cooling water temperature of the internal combustion engine, and reference numeral 21 denotes a crank angle sensor that is provided to detect the engine speed and emits a pulse signal at every predetermined crank angle.
上述した各種センサの検出信号が入力されるコントロ
ールユニット22は、所謂マイクロコンピュータシステム
を用いたもので、O2センサ18,19に基づく燃料噴射弁14
の噴射量制御つまりフィードバック制御方式による空燃
比制御を実行するとともに、後述するような触媒の劣化
診断を行い、所定レベル以上の劣化と判定した場合には
警告灯23を点灯させるようになっている。The control unit 22 to which the detection signals of the various sensors described above are input uses a so-called microcomputer system, and the fuel injection valve 14 based on the O 2 sensors 18 and 19 is used.
In addition to performing the injection amount control, that is, the air-fuel ratio control by the feedback control method, a catalyst deterioration diagnosis as described later is performed, and when it is determined that the deterioration is equal to or more than a predetermined level, the warning lamp 23 is turned on. .
次に上記実施例における作用について説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described.
先ず、空燃比制御の概略を説明する。この空燃比制御
は、エアフロメータ16が検出した吸入空気量とクランク
角センサ21が検出した機関回転数とから基本パルス幅Tp
（基本噴射量）を演算し、かつこれに種々の増量補正や
フィードバック補正を加えて燃料噴射弁14の駆動パルス
幅Ti（噴射量）を決定するのであり、具体的には次式に
よってパルス幅Tiが求められる。First, the outline of the air-fuel ratio control will be described. The air-fuel ratio control is based on the basic pulse width Tp based on the intake air amount detected by the air flow meter 16 and the engine speed detected by the crank angle sensor 21.
(The basic injection amount) is calculated, and various increase corrections and feedback corrections are added thereto to determine the drive pulse width Ti (injection amount) of the fuel injection valve 14. Specifically, the pulse width is calculated by the following equation. Ti is required.
Ti＝Tp×COEF×α＋Ts ここでCOEFは各種増量補正係数であり、例えば水温に
応じた水温増量補正、高速高負荷時の空燃比補正などか
らなる。Tsは、燃料噴射弁14の無効時間を補償するよう
にバッテリ電圧に応じて付加される電圧補正係数であ
る。Ti = Tp × COEF × α + Ts Here, COEF is a various increase correction coefficient, and includes, for example, a water temperature increase correction according to the water temperature, an air-fuel ratio correction at the time of high speed and high load, and the like. Ts is a voltage correction coefficient added according to the battery voltage so as to compensate for the invalid time of the fuel injection valve 14.
また、αは主に上流側O2センサ18の検出信号に基づい
て演算されるフィードバック補正係数である。すなわ
ち、第６図に示すように、O2センサ18の出力信号を所定
のスライスレベル（理論空燃比に対応する）と比較し、
かつそのリーン側およびリッチ側への反転に基づく疑似
的な比例積分制御によって求められる値で、１以上であ
ればリッチ側へ、１以下であればリーン側へ空燃比が制
御されるのである。これによって、実際の空燃比は、１
〜2Hz程度の周期で変化しつつ略理論空燃比近傍に維持
される。Α is a feedback correction coefficient calculated mainly based on the detection signal of the upstream O 2 sensor 18. That is, as shown in FIG. 6, the output signal of the O 2 sensor 18 is compared with a predetermined slice level (corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio),
The air-fuel ratio is controlled by a pseudo proportional integral control based on the reversal of the air-fuel ratio to the lean side and the rich side. As a result, the actual air-fuel ratio becomes 1
It is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio while changing at a cycle of about 2 Hz.
尚、下流側O2センサ19の出力信号は、上記の上流側O2
センサ18によるフィードバック制御の全体的な片寄りの
補正のために用いられる。すなわち、フィードバック制
御の結果、空燃比が全体としてリッチ傾向であれば、下
流側O2センサ19の出力信号はリッチ側で連続したものと
なる。また空燃比が全体としてリーン傾向であれば、下
流側O2センサ19の出力信号はリーン側に連続したものと
なる。従って、この空燃比の全体的な片寄りの傾向に応
じて、例えばリッチ，リーン反転時の比例分PL,PRの値
を補正することで、一層高精度な空燃比精度が得られ
る。The output signal of the downstream O 2 sensor 19, the above upstream O 2
It is used for correcting the overall deviation of the feedback control by the sensor 18. That is, as a result of the feedback control, if the rich tendency as a whole air-fuel ratio, the output signal of the downstream O 2 sensor 19 become continuous at the rich side. Further, if the lean tendency as a whole air-fuel ratio, the output signal of the downstream O 2 sensor 19 become continuous to the lean side. Accordingly, by correcting the values of the proportional components P L and P R at the time of rich / lean reversal, for example, in accordance with the overall bias tendency of the air-fuel ratio, more accurate air-fuel ratio accuracy can be obtained.
次に、第３図は上記コントロールユニット22において
実行される触媒の劣化診断のプログラムを示すフローチ
ャートであり、以下、それを説明する。尚、このルーチ
ンは例えば一定時間毎に繰り返し実行される。Next, FIG. 3 is a flowchart showing a program for diagnosing deterioration of the catalyst executed in the control unit 22, and the program will be described below. This routine is repeatedly executed at regular intervals, for example.
先ず、ステップ１では診断許可条件が成立したか否か
を判定する。この条件としては、機関始動時の水温が
所定値以上であること、機関暖機完了後所定時間が経
過していること、下流側O2センサ19が活性化している
こと（これは当該センサ19の出力レベルから判定され
る）の３条件があり、総ての条件を満たす場合に限って
ステップ２へ進む。ステップ２では、そのときの運転状
態が空燃比フィードバック制御を行う領域内にあり、か
つ定常状態であるか否かの判定を行う。つまり、車速
VSPが所定範囲内にあること、車速VSPの変化量ΔVSP
が所定値以下であること、機関回転数Ｎが所定範囲内
にあること、機関負荷、例えば基本燃料噴射量Tpが所
定範囲内にあること、を条件としており、これら総ての
条件が成立した場合に診断領域内としてステップ３以降
へ進む。First, in step 1, it is determined whether a diagnosis permission condition has been satisfied. The conditions include that the water temperature at the time of engine start is equal to or higher than a predetermined value, that a predetermined time has elapsed after the completion of engine warm-up, and that the downstream O 2 sensor 19 is activated (this (Determined from the output level of the above), and the process proceeds to step 2 only when all the conditions are satisfied. In step 2, it is determined whether or not the operation state at that time is within a region where the air-fuel ratio feedback control is performed and is in a steady state. That is, the vehicle speed
VSP is within a predetermined range, vehicle speed VSP change amount ΔVSP
Is less than or equal to a predetermined value, the engine speed N is within a predetermined range, and the engine load, for example, the basic fuel injection amount Tp is within a predetermined range, and all of these conditions are satisfied. In this case, the process proceeds to step 3 and the subsequent steps within the diagnosis area.
ステップ３では、上流側O2センサ18と下流側O2センサ
19の反転回数比HZRATEを演算する。詳しくは、上流側O2
センサ18のリッチ，リーンの反転周波数f1と下流側O2セ
ンサ19のリッチ，リーンの反転周波数f2とを用いて、 HZRATE＝f2/f1 として求める。触媒コンバータ17における触媒の劣化が
進行すると、下流側O2センサ19の反転周波数f2は高くな
るので、上記反転回転数比HZRATEが大となる。尚、各セ
ンサ18,19の反転周期を計測し、これから反転回転比HZR
ATEを求めることも勿論可能である。In step 3, the upstream O 2 sensor 18 and the downstream O 2 sensor
The inversion frequency ratio HZRATE of 19 is calculated. For details, see the upstream O 2
Rich sensors 18, rich lean reversal frequency f 1 and the downstream O 2 sensor 19, with a lean and reversal frequency f 2, obtained as HZRATE = f 2 / f 1. The deterioration of the catalyst in the catalytic converter 17 progresses, the higher inversion frequency f 2 of the downstream O 2 sensor 19, the inverted rotational speed ratio HZRATE becomes larger. The reversal cycle of each of the sensors 18 and 19 was measured, and the reversal rotation ratio HZR
It is of course possible to seek ATE.
次にステップ４では、空燃比変動パラメータMSTRG
を、それ以前の所定期間内におけるフィードバック補正
係数αの振幅Ｗと周期Ta（第６図参照）との積として求
める。前述したように、この空燃比の変動が大きくなる
と、触媒コンバータ17のO2ストレージ能力を越えて下流
側O2センサ19にその影響が現れることになり、下流側O2
センサ19の反転回数が触媒劣化に拘わらず増加してく
る。第７図は、その空燃比変動パラメータMSTRGと反転
回数比HZRATEとの関係を示したもので、（イ）は初期の
転換能力を有する触媒コンバータの例であり、（ロ）は
中程度劣化したものであり、（ハ）はさらに劣化が進ん
だものの例を示している。尚、この実施例では、空燃比
変動パラメータMSTRGとしてフィードバック補正係数α
の振幅Ｗと周期Taとの積を用いているが、いずれか一方
のみでも空燃比変動の大小は示されるので、振幅Ｗもし
くは周期Taを空燃比変動パラメータとしても良い。Next, in step 4, the air-fuel ratio variation parameter MSTRG
Is obtained as the product of the amplitude W of the feedback correction coefficient α and the period Ta (see FIG. 6) within a predetermined period before that. As described above, when the fluctuation of the air-fuel ratio becomes large, the influence appears on the downstream O 2 sensor 19 beyond the O 2 storage capacity of the catalytic converter 17, and the downstream O 2
The number of reversals of the sensor 19 increases regardless of catalyst deterioration. FIG. 7 shows the relationship between the air-fuel ratio variation parameter MSTRG and the reversal frequency ratio HZRATE. (A) is an example of a catalytic converter having an initial conversion capability, and (B) is moderately deteriorated. (C) shows an example of a further deteriorated one. In this embodiment, the feedback correction coefficient α is used as the air-fuel ratio variation parameter MSTRG.
The product of the amplitude W and the cycle Ta is used, but the magnitude of the air-fuel ratio variation is indicated by only one of them, so the amplitude W or the cycle Ta may be used as the air-fuel ratio variation parameter.
次にステップ５では、空燃比変動パラメータMSTRGに
対応する判定基準値CNGHZを、所定のデータテーブルを
参照して決定する。このデータテーブルは、前述した第
７図の特性に近似した特性のものとなり、空燃比変動パ
ラメータMSTRGによって補正された形で適切な判定基準
値CNGHZが得られることになる。Next, in step 5, the reference value CNGHZ corresponding to the air-fuel ratio variation parameter MSTRG is determined with reference to a predetermined data table. This data table has characteristics similar to the characteristics shown in FIG. 7 described above, and an appropriate determination reference value CNGHZ can be obtained in a form corrected by the air-fuel ratio fluctuation parameter MSTRG.
そして、ステップ６で反転回数比HZRATEを上記判定基
準値CNGHZと比較する。ここで反転回数比HZRATEが判定
基準値CNGHZ未満であれば、触媒が劣化していないもの
と判定し、警告灯23は点灯させない。また後述するカウ
ンタCCATNGの値をクリアする（ステップ7,8）。Then, in step 6, the inversion frequency ratio HZRATE is compared with the above-mentioned determination reference value CNGHZ. Here, if the inversion frequency ratio HZRATE is less than the determination reference value CNGHZ, it is determined that the catalyst has not deteriorated, and the warning lamp 23 is not turned on. Further, the value of a counter CCATNG described later is cleared (steps 7 and 8).
これに対し、反転回数比HZRATEが判定基準値CNGHZ以
上であれば、カウンタCCATNGの値をインクリメントし、
かつこれを所定の判定回数CCATJと比較する（ステップ
9,10）。そして、所定回数CCATJに達した場合、つまり
所定回数連続してHZRATE≧CNGHZの状態が検出された
ら、触媒が劣化しているものと判断し、警告灯23を点灯
させる（ステップ11）。On the other hand, if the inversion frequency ratio HZRATE is equal to or greater than the determination reference value CNGHZ, the value of the counter CCATNG is incremented,
And compare this with the predetermined number of judgments CCATJ (step
9,10). When the predetermined number of times CCATJ has been reached, that is, when the state of HZRATE ≧ CNGHZ is detected continuously for a predetermined number of times, it is determined that the catalyst has deteriorated, and the warning lamp 23 is turned on (step 11).
このように上記実施例では、上流側O2センサ18と下流
側O2センサ19の反転回数比を用いて触媒劣化を診断する
に際して、フィードバック制御に伴う空燃比の変動によ
る下流側O2センサ19の反転が考慮されているので、非常
に高い精度で劣化診断を行うことができる。In this way the above embodiment, the upstream O 2 sensor 18 and the downstream O 2 when using the inversion frequency ratio of the sensor 19 for diagnosing deterioration of the catalyst, the downstream O 2 sensor 19 due to variations in the air-fuel ratio due to the feedback control , The deterioration diagnosis can be performed with very high accuracy.
次に第４図のフローチャートはこの発明の異なる実施
例を示している。この実施例においては、前述したデー
タテーブルからの検索に代えて、基本判定基準値CNGHZO
に空燃比変動パラメータMSTRGを乗じて空燃比変動を考
慮した適切な判定基準値CNGHZを得るようにしている
（ステップ５）。Next, a flowchart of FIG. 4 shows a different embodiment of the present invention. In this embodiment, instead of the retrieval from the data table described above, the basic judgment reference value CNGHZO
Is multiplied by an air-fuel ratio variation parameter MSTRG to obtain an appropriate determination reference value CNGHZ in consideration of the air-fuel ratio variation (step 5).
発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機
関の触媒劣化診断装置においては、触媒コンバータの上
流側空燃比センサと下流側空燃比センサの反転回数比を
判定基準値と比較して触媒劣化を判定するに際して、上
記判定基準値をフィードバック制御による空燃比変動の
大小に基づいて設定するようにしたので、高い精度で劣
化診断を行うことができ、例えば空燃比変動が大きいよ
うな場合でも下流側空燃比センサが影響を受けて誤判定
を生じるようなことがない。As is apparent from the above description, in the catalyst deterioration diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the ratio of the number of reversals of the upstream air-fuel ratio sensor and the downstream air-fuel ratio sensor of the catalytic converter is compared with the determination reference value. When the catalyst deterioration is determined, the determination reference value is set based on the magnitude of the air-fuel ratio fluctuation by the feedback control, so that the deterioration diagnosis can be performed with high accuracy. In such a case, the downstream air-fuel ratio sensor is not affected and the erroneous determination does not occur.
第１図はこの発明の構成を示すクレーム対応図、第２図
はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第３図はこの
実施例における触媒劣化診断のプログラムを示すフロー
チャート、第４図は異なる実施例を示すフローチャー
ト、第５図は触媒コンバータの上流側O2センサと下流側
O2センサの出力信号を比較して示す波形図、第６図は上
流側O2センサの出力信号とフィードバック補正係数とを
対比して示す波形図、第７図は空燃比変動パラメータMS
TRGと反転回数比HZRATEとの関係を示す特性図である。 １……上流側空燃比センサ、３……下流側空燃比セン
サ、３……内燃機関、４……フィードバック制御手段、
５……反転回数比算出手段、６……判定手段、７……基
準値設定手段。FIG. 1 is a diagram corresponding to claims showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention, FIG. 3 is a flowchart showing a catalyst deterioration diagnosis program in this embodiment, FIG. Is a flowchart showing a different embodiment, and FIG. 5 is an upstream O 2 sensor and a downstream side of a catalytic converter.
FIG. 6 is a waveform diagram showing the output signal of the O 2 sensor for comparison, FIG. 6 is a waveform diagram showing the output signal of the upstream O 2 sensor in comparison with the feedback correction coefficient, and FIG. 7 is an air-fuel ratio variation parameter MS.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between TRG and the inversion frequency ratio HZRATE. 1 ... upstream air-fuel ratio sensor, 3 ... downstream air-fuel ratio sensor, 3 ... internal combustion engine, 4 ... feedback control means,
5 ... inversion frequency ratio calculation means, 6 ... determination means, 7 ... reference value setting means.
Claims (1)
流側に配設された上流側空燃比センサと、触媒コンバー
タの下流側に配設された下流側空燃比センサと、主に上
記上流側空燃比センサにおける検出空燃比のリッチ，リ
ーンの反転に基づいて空燃比をフィードバック制御する
フィードバック制御手段とを備えてなる内燃機関におい
て、上流側空燃比センサと下流側空燃比センサのリッ
チ，リーンの反転回数の比を求める反転回数比算出手段
と、この反転回数比を判定基準値と比較して触媒の劣化
を判定する判定手段と、上記フィードバック制御手段に
よる空燃比変動の大小に基づいて上記判定基準値を設定
する基準値設定手段とを備えたことを特徴とする内燃機
関の触媒劣化診断装置。An upstream air-fuel ratio sensor disposed upstream of a catalytic converter disposed in an exhaust passage; a downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalytic converter; In an internal combustion engine including feedback control means for performing feedback control of the air-fuel ratio based on the rich / lean reversal of the detected air-fuel ratio in the side air-fuel ratio sensor, the rich / lean ratio of the upstream air-fuel ratio sensor and the downstream air-fuel ratio sensor is increased. Means for calculating the ratio of the number of times of reversal, a means for comparing the number of times of reversal with a reference value for judging the deterioration of the catalyst, and A catalyst deterioration diagnosis device for an internal combustion engine, comprising: a reference value setting means for setting a determination reference value.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2098590A JP2722767B2 (en) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | Catalyst deterioration diagnosis device for internal combustion engine |
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|---|---|
| JPH041449A JPH041449A (en) | 1992-01-06 |
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