JP2759821B2 - Catalyst purification efficiency diagnostic device - Google Patents

Catalyst purification efficiency diagnostic device

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JP2759821B2
JP2759821B2 JP1168174A JP16817489A JP2759821B2 JP 2759821 B2 JP2759821 B2 JP 2759821B2 JP 1168174 A JP1168174 A JP 1168174A JP 16817489 A JP16817489 A JP 16817489A JP 2759821 B2 JP2759821 B2 JP 2759821B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は内燃機関の排ガスを浄化する三元触媒の劣化
を浄化効率に基づき判定する触媒の浄化効率診断装置に
関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a catalyst purification efficiency diagnosis device for judging deterioration of a three-way catalyst for purifying exhaust gas of an internal combustion engine based on purification efficiency.

(従来の技術) 内燃機関の燃料制御装置では、基本噴射量に各種の補
正係数を乗算すると共に、特に、機関の空燃比情報に応
じた空燃比補正係数を算出して燃料供給量を調整してい
る。更に、機関の排気系の排ガス後処理システムでは、
これに用いられる三元触媒の非ガス浄化作用を効果的に
得るため、排ガスを理論空燃比付近の範囲(ウインド
ウ)に維持してやる必要があり、これら制御に用いる空
燃比情報を得るためにO2センサを利用している。
(Prior Art) In a fuel control apparatus for an internal combustion engine, a fuel injection amount is adjusted by multiplying a basic injection amount by various correction coefficients and calculating an air-fuel ratio correction coefficient according to air-fuel ratio information of the engine. ing. Furthermore, in the exhaust gas aftertreatment system of the exhaust system of the engine,
To obtain a non-gas purification action of the three-way catalyst used to effectively you'll need to maintain the exhaust gas in the range of the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (window), O 2 in order to obtain an air-fuel ratio information used in these control Uses sensors.

即ち、内燃機関の従来の燃料制御装置では、三元触媒
の上流にO2センサを設け、その出力を制御手段で受ける
と共に、排ガスの空燃比が理論空燃比を中心としてリッ
チとリーンとに所定幅の間で交互に振れるように、空燃
比補正係数を設定し、燃料噴射量が増減するようにフィ
ードバック制御し、これにより三元触媒を効率的に働か
せている。
That is, in the conventional fuel control device of the internal combustion engine, an O 2 sensor is provided upstream of the three-way catalyst, the output of the O 2 sensor is received by the control means, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is determined to be rich and lean around the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio correction coefficient is set so as to alternately swing between the widths, and feedback control is performed so that the fuel injection amount increases or decreases, whereby the three-way catalyst operates efficiently.

ここで、O2センサは、ジルコニア管に白金電極を重
ね、その両電極と対向する両空間に酸素濃度の異なるガ
スを導き、その両空間の酸素濃度の比が大きいほど、起
電力を大きく発生させるという特性を利用している。そ
して、このO2センサは、理論空燃比の排ガスを受けた場
合、そのガスが理論空燃比の前後で出力を大きく変化す
ることより、その変化位置に近いごく狭い範囲(ウイン
ドウ)にある時には、排ガスがほぼ理論空燃比にあると
判断できるよう構成されている。
Here, in the O 2 sensor, a platinum electrode is superimposed on a zirconia tube, and a gas having a different oxygen concentration is guided to both spaces facing the two electrodes, and a larger electromotive force is generated as the ratio of the oxygen concentration in both spaces is larger. Utilizing the characteristic of making it. When the O 2 sensor receives an exhaust gas with a stoichiometric air-fuel ratio, the gas greatly changes its output before and after the stoichiometric air-fuel ratio, so when the gas is in a very narrow range (window) close to the change position, The exhaust gas is configured to be determined to be substantially at the stoichiometric air-fuel ratio.

(発明が解決しようとする課題) ところで、従来の装置では、三元触媒の上流側のO2
ンサの空燃比情報により、たとえ、その時の空燃比が理
論空燃比の前後でリッチとリーンに所定幅の間で交互に
振れるように制御されていたとしても、実際にその時の
三元触媒がどの程度の浄化効率で作動しているか否かを
確認することはできなかった。
(Problems to be Solved by the Invention) By the way, in the conventional device, the air-fuel ratio at that time is determined to be rich and lean before and after the stoichiometric air-fuel ratio based on the air-fuel ratio information of the O 2 sensor on the upstream side of the three-way catalyst. Even if the three-way catalyst was controlled to swing alternately between the widths, it was not possible to confirm at what purification efficiency the three-way catalyst was actually operating at that time.

即ち、燃料供給量のフィードバック制御が正常に作動
していたとしても、三元触媒自体が劣化しているような
場合には、排気中の有害物質の排出量レベルが規定値を
オーバする恐れがあり、問題となっている。
That is, even if the feedback control of the fuel supply amount is operating normally, if the three-way catalyst itself is deteriorated, the emission level of harmful substances in the exhaust gas may exceed the specified value. Yes, it is a problem.

ここで、三元触媒の上流側に対してリッチとリーンと
に振られた空燃比の排ガスが流入し、三元触媒の下流側
からは、空燃比の振幅がならされ、ほぼストイキオに保
たれた排ガスが流出するという状態が保たれていれば、
三元触媒は所定のO2ストレージ能力を発揮しているもの
と見做せる。即ち、三元触媒の上流側と下流側の空燃比
の振幅の比を見れば、触媒の浄化効率がほぼわかること
と成る。そこで、三元触媒の下流側の空燃比を検出し、
その空燃比情報の変化幅を上流側とで比較することによ
り浄化効率の診断をすることが可能であると推定され
る。
Here, the exhaust gas with the air-fuel ratio swayed rich and lean flows into the upstream side of the three-way catalyst, and from the downstream side of the three-way catalyst, the amplitude of the air-fuel ratio is smoothed and kept almost at stoichio. If the condition that the exhaust gas flows out is maintained,
The three-way catalyst can be regarded as exhibiting a predetermined O 2 storage capacity. That is, by looking at the ratio of the amplitudes of the air-fuel ratio on the upstream side and the downstream side of the three-way catalyst, the purification efficiency of the catalyst can be almost understood. Therefore, the air-fuel ratio on the downstream side of the three-way catalyst is detected,
It is presumed that it is possible to diagnose the purification efficiency by comparing the change width of the air-fuel ratio information with the upstream side.

本発明の目的は、触媒劣化を正確に判断できる触媒の
浄化効率診断装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a catalyst purification efficiency diagnosis device capable of accurately determining catalyst deterioration.

(課題を解決するための手段) 上述の目的を達成するために、本発明は内燃機関の排
ガスを浄化する三元触媒を備えた排気系にO2センサを装
着し、このO2センサの出力する空燃比情報に基づき、機
関の空燃比を理論空燃比に一致させるように燃料供給量
をフィードバック制御する排ガス後処理システムに取付
けられたものであって、上記三元触媒の下流側に全領域
型の空燃比センサを設け、上記フィードバック制御のた
めの空燃比フィードバック補正係数を取り込みその変化
幅を算出する空燃比フィードバック補正係数変化幅算出
手段と、上記空燃比センサの出力する空燃比に基づく当
量比の変化幅を算出する当量比変化幅算出手段と、上記
空燃比フィードバック補正係数変化幅に対する上記当量
比変化幅が設定値を上回ると触媒劣化情報を発する触媒
劣化判定手段とを備えたことを特徴とする。
To achieve (solutions for the problems) described above object, the present invention provides an O 2 sensor mounted in an exhaust system with a three-way catalyst for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, the output of the O 2 sensor Based on the air-fuel ratio information to be performed, the air-fuel ratio of the engine is attached to an exhaust gas after-treatment system that performs feedback control of the fuel supply amount so as to match the stoichiometric air-fuel ratio. An air-fuel ratio sensor, and an air-fuel ratio feedback correction coefficient change width calculating means for taking in an air-fuel ratio feedback correction coefficient for the feedback control and calculating a change width thereof; and an equivalent based on an air-fuel ratio output from the air-fuel ratio sensor. An equivalence ratio change width calculating means for calculating a change width of the ratio, and catalyst deterioration information when the equivalence ratio change width with respect to the air-fuel ratio feedback correction coefficient change width exceeds a set value. And a catalyst deterioration determining unit that emits the catalyst.

(作用) 空燃比フィードバック補正係数変化幅算出手段がフィ
ードバック制御のための空燃比フィードバック補正係数
を取り込みその変化幅を算出し、当量比変化幅算出手段
が空燃比センサの出力する空燃比に基づく当量比の変化
幅を算出し、触媒劣化判定手段が空燃比フィードバック
補正係数変化幅に対する当量比変化幅が設定値を上回る
と触媒劣化情報を発することができる。
(Operation) The air-fuel ratio feedback correction coefficient change width calculating means takes in the air-fuel ratio feedback correction coefficient for feedback control, calculates the change width, and the equivalent ratio change width calculating means calculates the equivalent based on the air-fuel ratio output from the air-fuel ratio sensor. The change width of the ratio is calculated, and the catalyst deterioration determination means can issue catalyst deterioration information when the equivalent ratio change width with respect to the air-fuel ratio feedback correction coefficient change width exceeds a set value.

(実 施 例) 第1図の触媒の浄化効率診断装置はエンジンEの排ガ
ス後処理システムS内に取付けられる。
(Embodiment) The catalyst purification efficiency diagnosing device of FIG. 1 is installed in an exhaust gas aftertreatment system S of an engine E.

この排ガス後処理システムSは電子制御装置(以後単
にECU1と記す)を備え、これにより触媒劣化表示のため
の警告ランプR(第2図参照)を点灯作動するよう構成
されている。
The exhaust gas after-treatment system S is provided with an electronic control unit (hereinafter simply referred to as ECU1), and is configured to turn on and off a warning lamp R (see FIG. 2) for indicating catalyst deterioration.

ここで、エンジンEの燃焼室Bには吸気路2が吸気弁
4を介し、排気路3が排気弁5を介しそれぞれ接続され
ている。
Here, an intake passage 2 is connected to a combustion chamber B of the engine E via an intake valve 4, and an exhaust passage 3 is connected via an exhaust valve 5.

吸気路2には、上流側から順にエアクリーナ6、運転
者が操作するアクセルペダルに連結されたスロットル弁
7及び電磁式燃料噴射弁(以後単に電磁弁と記す)8が
設けられており、排気路3にはその上流側から順に排気
ガス浄化用の三元触媒9及び図示しないマフラーが設け
られている。
The intake passage 2 is provided with an air cleaner 6, a throttle valve 7 connected to an accelerator pedal operated by a driver, and an electromagnetic fuel injection valve (hereinafter simply referred to as an electromagnetic valve) 8 in this order from the upstream side. 3 is provided with a three-way catalyst 9 for purifying exhaust gas and a muffler (not shown) in order from the upstream side.

このような構成により、スロットル弁7の開度に応じ
エアクリーナ6を通じて吸入された空気が吸気マニホウ
ルド部分で電磁弁8からの燃料と適宜の空燃比に成るよ
うに混合され、燃焼室B内で点火プラグを適宜のタイミ
ングで点火させることにより、燃焼せしめられて、エン
ジントルクを発生させた後、混合気は排ガスとして排気
路3へ排出され、三元触媒9で排ガス中のCO、HC、NOx
の3つの有害成分を浄化されてから、マフラーで消音さ
れて大気側へ放出されるようになっている。
With such a configuration, the air sucked through the air cleaner 6 according to the opening degree of the throttle valve 7 is mixed with the fuel from the solenoid valve 8 at the intake manifold portion so as to have an appropriate air-fuel ratio, and ignited in the combustion chamber B. By igniting the plug at an appropriate timing, it is burned to generate engine torque, and then the air-fuel mixture is discharged as exhaust gas to the exhaust passage 3, and the three-way catalyst 9 causes CO, HC, NOx in the exhaust gas.
After purifying these three harmful components, the muffler silences them and releases them to the atmosphere.

更に、このエンジンEの空燃比等を制御するために、
種々のセンサが設けられている。
Further, in order to control the air-fuel ratio and the like of the engine E,
Various sensors are provided.

まず、吸気路2側には、そのエアクリーナ6の配設部
分に、吸気量をカルマン渦情報から検出するエアフロー
センサ11、吸入空気温度情報を出力する吸気温センサ1
2、及び大気圧情報を出力する大気圧センサ13が設けら
れており、スロットル弁7の配設部分に、スロットル弁
7の開度情報を出力するポテンショメータ式のスロット
ルセンサ14、アイドリング状態を出力するアイドルスイ
ッチ15が設けられ、これらはECU1に接続されている。
First, on the intake path 2 side, an air flow sensor 11 for detecting an intake air amount from Karman vortex information and an intake air temperature sensor 1 for outputting intake air temperature information are provided at a portion where the air cleaner 6 is provided.
2, and an atmospheric pressure sensor 13 for outputting atmospheric pressure information is provided. A potentiometer type throttle sensor 14 for outputting opening degree information of the throttle valve 7 is provided at a portion where the throttle valve 7 is provided, and an idling state is output. An idle switch 15 is provided, and these are connected to the ECU 1.

さらに、排気路3の排気マニホウルドには排ガス中の
酸素濃度を検出するO2センサ17が設けられ、三元触媒9
を収容するキャニング容器の出口側には全領域型の空燃
比センサ18が設けられている。
Further, an O 2 sensor 17 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided in the exhaust manifold of the exhaust path 3.
An air-fuel ratio sensor 18 of a full area type is provided on the outlet side of the canning container for storing the air-fuel ratio.

ここで、全領域型の空燃比センサ18は空燃比情報をリ
ッチよりリーンの全域において出力でき、センサセル、
ポンプセル及びヒータ等を備えたもので、例えば、本出
願人による特願昭60−262982号の明細書及び図面に開示
されたものが利用される。
Here, the all-area air-fuel ratio sensor 18 can output air-fuel ratio information over the entire area from rich to lean, and the sensor cell,
A pump cell, a heater and the like, for example, those disclosed in the specification and drawings of Japanese Patent Application No. 60-262982 by the present applicant are used.

更にその他のセンサとして、エンジン冷却水温情報を
出力する水温センサ19やクランク角情報を出力するクラ
ンク角センサ(エンジン回転センサとして回転数情報を
出力できる)21、第1気筒の上死点情報を出力するTDC
センサ22(第2図参照)等が設けられている。
Further, as other sensors, a water temperature sensor 19 that outputs engine cooling water temperature information, a crank angle sensor that outputs crank angle information (can output rotation speed information as an engine rotation sensor) 21, and outputs top dead center information of the first cylinder. TDC
A sensor 22 (see FIG. 2) and the like are provided.

ここでECU1のハードウエア構成は第2図のようにな
り、ここでECU1はCPU23を備え、ここには、吸気温セン
サ12、大気圧センサ13、スロットルセンサ14、O2センサ
17、全領域型の空燃比センサ18、水温センサ19からの出
力が入力インターフェース25及びA/Dコンバータ26を介
して入力され、アイドルスイッチ15の出力が入力インタ
フェース27を介して入力され、エアーフローセンサ11、
クランク角センサ21、TDCセンサ22からの出力が直接入
力ポートへ入力されるようになっている。
Here, the hardware configuration of the ECU 1 is as shown in FIG. 2, where the ECU 1 includes a CPU 23, which includes an intake air temperature sensor 12, an atmospheric pressure sensor 13, a throttle sensor 14, and an O 2 sensor.
17, the outputs from the air-fuel ratio sensor 18 and the water temperature sensor 19 of the full range type are input through the input interface 25 and the A / D converter 26, and the output of the idle switch 15 is input through the input interface 27, and the air flow Sensor 11,
Outputs from the crank angle sensor 21 and the TDC sensor 22 are directly input to the input port.

更に、CPU23はバスラインを介して種々の制御用のプ
ログラムデータや予め設定されている固定値データを記
憶するROM28、更新して順次書替られるRAM29等を接続す
る。
Further, the CPU 23 connects via a bus line a ROM 28 for storing various control program data and preset fixed value data, a RAM 29 which is updated and sequentially rewritten, and the like.

いま、空燃比情報を用いる周知の燃料噴射制御及び触
媒の浄化効率診断制御にだけ着目すると、ECU1は、空燃
比フィードバック補正係数変化幅算出手段として、フィ
ードバック制御のための空燃比フィードバック補正係数
を取り込みその変化幅を算出し、当量比変化幅算出手段
として、空燃比センサの出力する空燃比に基づく当量比
の変化幅を算出し、触媒劣化判定手段として空燃比フィ
ードバック補正係数変化幅に対する当量比変化幅が設定
値を上回ると触媒劣化情報を発するという各機能を備え
る。
Now, focusing only on the well-known fuel injection control using the air-fuel ratio information and the purification efficiency diagnosis control of the catalyst, the ECU 1 takes in the air-fuel ratio feedback correction coefficient for feedback control as the air-fuel ratio feedback correction coefficient change width calculating means. The change width is calculated, the equivalent ratio change width calculation means calculates the change width of the equivalent ratio based on the air-fuel ratio output from the air-fuel ratio sensor, and the catalyst deterioration determination means calculates the equivalent ratio change with respect to the air-fuel ratio feedback correction coefficient change width. Each function is provided to issue catalyst deterioration information when the width exceeds the set value.

ここで、CPU23からは、後述するプログラムに基づい
て演算された燃料噴射量に相当する時間幅の噴射制御信
号がドライバ30を介して各気筒の電磁弁8にその行程位
相に応じて順次順次出力される。更に、CPU23からは、
後述するプログラムに基づいて演算された触媒浄化効率
に基づく触媒劣化表示信号がドライバ31を介してアラー
ムランプRに出力される。
Here, from the CPU 23, an injection control signal having a time width corresponding to the fuel injection amount calculated based on a program described later is sequentially output to the solenoid valve 8 of each cylinder via the driver 30 according to the stroke phase. Is done. Furthermore, from CPU23,
A catalyst deterioration display signal based on the catalyst purification efficiency calculated based on a program described later is output to the alarm lamp R via the driver 31.

なお、空燃比フィードバック補正係数変化幅ΔKFB
対する当量比変化幅△φREARの比より触媒浄化効率を算
出するための触媒浄化効率算出マップ(第3図参照)が
ROM28に取り込まれている。
The catalyst purification efficiency calculation map (see FIG. 3) for calculating the catalyst purification efficiency from the ratio of the equivalent ratio change width Δφ REAR to the air-fuel ratio feedback correction coefficient change width ΔK FB is shown.
It is stored in ROM28.

噴射制御信号は吸入空気量に応じて設定される基本駆
動時間データに空燃比情報等の各運転状態に応じた補正
値を負荷することにより得られるように成っており、そ
の基本駆動時間データはクランク角センサ21からのクラ
ンク角信号を割込みとして実行される電磁弁駆動ルーチ
ン(第8図参照)の中で求められ、他方各補正データは
割込みによるプログラムの実行が無いときにメインルー
チンで求められる。ここでメインルーチン、触媒上流振
幅算出ルーチン、触媒下流振幅算出ルーチン、電磁弁駆
動ルーチンの各説明を行う。
The injection control signal is obtained by loading a basic drive time data set according to the intake air amount with a correction value according to each operation state such as air-fuel ratio information, and the basic drive time data is The solenoid valve driving routine (see FIG. 8) is executed by using the crank angle signal from the crank angle sensor 21 as an interrupt. On the other hand, each correction data is obtained by the main routine when the program is not executed by the interrupt. . Here, the main routine, the catalyst upstream amplitude calculation routine, the catalyst downstream amplitude calculation routine, and the solenoid valve driving routine will be described.

第5図に示すように、メインルーチンでは、まず、図
示しないバッテリの端子をオフ操作した場合にステップ
a2にそれ以外の場合にはステップa3に直接進む。ステッ
プa2では警告ランプ消灯処理を行なう。
As shown in FIG. 5, in the main routine, first, when a terminal of a battery (not shown) is turned off, a step is performed.
Otherwise go directly to step a3. At step a2, a warning lamp extinguishing process is performed.

ステップa3では、RAM29内の各アドレスのイニシャラ
イズが行われる。続いて、各センサの検出情報の読み込
みがなされ、即ち、水温センサ19の出力より水温補正値
Kwt、吸気温センサ12の出力より吸気温補正係数Kat、大
気圧センサ13の出力より大気圧補正係数Kap、スロット
ルセンサ14の出力より加速補正係数Kac及びバッテリセ
ンサ21の出力に基づいて設定される無効時間データとし
てのバッテリ電圧補正量TDが読み込まれ、各アドレス
に入力される。
At step a3, each address in the RAM 29 is initialized. Subsequently, the detection information of each sensor is read, that is, the water temperature correction value is obtained from the output of the water temperature sensor 19.
Kwt is set based on the intake air temperature correction coefficient Kat from the output of the intake air temperature sensor 12, the atmospheric pressure correction coefficient Kap from the output of the atmospheric pressure sensor 13, the acceleration correction coefficient Kac from the output of the throttle sensor 14, and the output of the battery sensor 21. The battery voltage correction amount TD as the invalid time data is read and input to each address.

ステップa5に達すると、警告ランプRがオンか否か判
定し、オンでステップa6にオフでステップa7に進む。ス
テップa6では、ランプの継続点灯を確認の後、ステップ
a4にリターンする。ステップa7では後述の触媒上流振幅
算出ルーチン、触媒下流振幅算出ルーチンで求めた後述
の空燃比フィードバック補正係数変化幅ΔKFBと当量比
変化幅ΔφREARとを呼び出し、その比であるΔφREAR/
ΔKFBを算出し、この値で所定エリアのデータを更新す
る。なお、ここでのΔKFB及びΔφREARは共に平均化さ
れた値であり、平均当量比φREARが正しく1.0に制御さ
れている場合、ΔφREAR/ΔKFBと触媒浄化効率の間は第
3図に示したようなほぼ1次の関係を成り立たせる。
When the process reaches step a5, it is determined whether or not the warning lamp R is on. If the warning lamp R is on, the process proceeds to step a6. In step a6, after confirming that the lamp is
Return to a4. In step a7, a later-described catalyst upstream amplitude calculation routine and a later-described air-fuel ratio feedback correction coefficient change width ΔK FB and an equivalent ratio change width Δφ REAR obtained in the catalyst downstream amplitude calculation routine are called, and the ratio Δφ REAR /
ΔK FB is calculated, and the data of the predetermined area is updated with this value. Here, ΔK FB and Δφ REAR are both averaged values, and when the average equivalent ratio φ REAR is correctly controlled to 1.0, the difference between Δφ REAR / ΔK FB and the catalyst purification efficiency is shown in FIG. A substantially first-order relationship as shown in FIG.

ステップa8ではΔφREAR/ΔKFBを呼び出すと共にこの
値と触媒浄化効率が触媒劣化と見做すための規定値α
(この値は触媒浄化効率が触媒劣化と見做すβ%を下回
る領域のしきい値)より大きいか否かを判断する。そし
て、触媒劣化、即ち上回っている場合、ステップa9に進
み、触媒が正常ではそのままステップa4にリターンす
る。ステップa9では、触媒劣化としての表示、即ち、警
告ランプRの点灯駆動を行ない、ドライバに触媒異常を
知らせ、ステップa4にリターンする。
In step a8, Δφ REAR / ΔK FB is called, and at the same time, this value and the specified value α for determining that the catalyst purification efficiency is catalyst deterioration.
It is determined whether or not this value is larger than a threshold value in a region where the catalyst purification efficiency falls below β% considered as catalyst deterioration. Then, if the catalyst is deteriorated, that is, if it exceeds, the process proceeds to step a9, and if the catalyst is normal, the process directly returns to step a4. In step a9, display indicating catalyst deterioration, that is, lighting driving of the warning lamp R is performed, the driver is notified of the catalyst abnormality, and the process returns to step a4.

次に、第6図に示すように、触媒上流振幅算出ルーチ
ンは、所定時間幅毎のタイマ割込みにより実行される。
Next, as shown in FIG. 6, the catalyst upstream amplitude calculation routine is executed by a timer interruption every predetermined time width.

ここでは、まず燃料制御装置が空燃比フィードバック
制御中が否か判断され、始動時、過渡期その他のような
非フィードバック制御時にはメインにリターンし、フィ
ードバック制御時には、O2センサ17の出力(第4図
(c)参照)を求め、所定エリアに取り込む。この時、
三元触媒入口には第4図(b)に示すように空燃比(こ
こでは空燃比の逆数である当量比φBXを示した)を振ら
れた排ガスが供給されている。そしてステップb3では前
回取り込んだO2センサ17の出力と今回の出力とに基づ
き、O2センサ出力がリッチからリーンに反転したか否か
を判断し、反転ではステップb4に非反転ではステップb5
に進む。ステップb4ではリッチからリーンへの反転時の
空燃比フィードバック補正係数(KFB)(この値はECU1
の行なっている電磁弁駆動ルーチンで算出され所定エリ
アに取り込まれているものを使用できる)を最小値の空
燃比フィードバック補正係数の格納エリア(KFBMIN
取り込み、メインに戻る。
Here is first fuel control device determines whether the air-fuel ratio feedback control, when starting, transition and returns to the main during other non-feedback control as, during feedback control, the output of the O 2 sensor 17 (4th (See FIG. (C)) and fetch it into a predetermined area. At this time,
The three-way catalyst inlet is an air-fuel ratio supplied exhaust gas that has been swung to (showed equivalence ratio phi BX that is the reciprocal of the air-fuel ratio in this case) as shown in FIG. 4 (b). And based on the output and the current output of the step b3 taken last O 2 sensor 17, O 2 sensor output is determined whether inverted from rich to lean, step noninverting to step b4 in inverted b5
Proceed to. In step b4, the air-fuel ratio feedback correction coefficient (K FB ) at the time of inversion from rich to lean (this value is
The value calculated in the solenoid valve driving routine performed by the ECU and stored in a predetermined area can be used in the storage area (K FB ) MIN of the air-fuel ratio feedback correction coefficient of the minimum value, and the process returns to the main routine.

他方、リッチからリーンにの非反転時にステップb5に
達し、ここで、前回取り込んだO2センサ17の出力と今回
の出力とに基づき、リーンからリッチへの反転か否かを
判断する。反転ではステップb6に非反転では、即ち、リ
ーンあるいはリッチの状態が継続している場合にはメイ
ンにリターンする。このステップb6ではリーンからリッ
チへの反転時の空燃比フィードバック補正係数(KFB
を取り込み、この値を最大値の空燃比フィードバック補
正係数の格納エリア(KFBMAXに取り込む。
On the other hand, at the time of non-inversion from rich to lean, the process reaches step b5, where it is determined whether or not the inversion from lean to rich is performed based on the output of the O 2 sensor 17 previously taken and the current output. In the case of inversion, the process returns to step b6 in the case of non-inversion, that is, when the lean or rich state continues. In this step b6, the air-fuel ratio feedback correction coefficient (K FB ) at the time of inversion from lean to rich
This value is taken into the maximum value air-fuel ratio feedback correction coefficient storage area (K FB ) MAX .

この後、ステップb7では空燃比フィードバック補正係
数の最大値と最小値との偏差、(KFBMAX−(KFBMIN
を算出し、その値を空燃比フィードバック補正係数変化
幅の格納エリア(ΔKFB)に取り込む。その後、空燃比
フィードバック補正係数変化幅ΔKFBの平均化された値
(ΔKFBAVを下式の演算により求め、順次、更新し、
メインにリターンする。
Thereafter, in step b7, the deviation between the maximum value and the minimum value of the air-fuel ratio feedback correction coefficient, (K FB ) MAX − (K FB ) MIN
Is calculated, and the calculated value is taken into the storage area (ΔK FB ) of the air-fuel ratio feedback correction coefficient change width. Thereafter, an averaged value (ΔK FB ) AV of the air-fuel ratio feedback correction coefficient change width ΔK FB is obtained by the calculation of the following formula, and sequentially updated.
Return to main.

(ΔKFBAV =k(ΔKFBAV+(1−k)(ΔKFB) ここでkは平均化の取り込み比率である。(ΔK FB ) AV = k (ΔK FB ) AV + (1−k) (ΔK FB ) where k is the averaging capture ratio.

次に、第7図に示すように、触媒下流振幅算出ルーチ
ンも、所定時間幅毎のタイマ割込みにより実行される。
Next, as shown in FIG. 7, the catalyst downstream amplitude calculation routine is also executed by a timer interrupt every predetermined time width.

ここでは、まず燃料制御装置が空燃比フィードバック
制御中が否か判断され、非フィードバック制御時にはメ
インにリターンし、そうでないと、ステップc2に進む。
ここでは、全領域型の空燃比センサ18の最新の空燃比の
逆数を当量比φ(=14.7/A/F)として算出し、所定のエ
リアφREARに取り込む。
Here, first, it is determined whether or not the fuel control device is performing the air-fuel ratio feedback control. When the feedback control is not performed, the process returns to the main process. Otherwise, the process proceeds to step c2.
Here, the reciprocal of the latest air-fuel ratio of the full-range type air-fuel ratio sensor 18 is calculated as the equivalence ratio φ (= 14.7 / A / F) and taken into a predetermined area φ REAR .

ステップa3では、検出された当量比φREARがそれまで
の最大値φRMAXを上回っているか否かを判断され、上回
っているとφRMAXを検出された当量比φREARで更新し、
ステップc7に進み、そうでないと、ステップc5に進む。
ステップc5では検出された当量比φREARがそれまでの最
小値φRMINを下回っているか否かを判断され、下回って
いるとφRMINを検出された当量比φREARで更新し、ステ
ップc7に進み、そうでなく、最大最小の中間域で移動し
ている場合は、ステップc7に直接進む。
In step a3, it is determined whether or not the detected equivalence ratio φ REAR is higher than the maximum value φ RMAX up to then, and if it is higher, φ RMAX is updated with the detected equivalence ratio φ REAR ,
Proceed to step c7, otherwise proceed to step c5.
In step c5, it is determined whether or not the detected equivalence ratio φ REAR is lower than the previous minimum value φ RMIN.If it is lower, φ RMIN is updated with the detected equivalence ratio φ REAR , and the process proceeds to step c7. Otherwise, if it is moving in the maximum / minimum intermediate range, it proceeds directly to step c7.

ステップc7では現カウント(COUNT)を1つ減算し、
その後、カウント(COUNT)が0に達したか否かを見
て、0ではステップc9にそうでないとメインにリターン
する。
In step c7, the current count (COUNT) is decremented by one.
Thereafter, it is determined whether or not the count (COUNT) has reached 0. If the count (COUNT) has reached 0, the process returns to step c9.

ステップc9では、カウント(COUNT)値により規定さ
れる時間幅の間における最大値(極大値)φRMAX及び最
小値(極小値)φRMINを取り込む。例えば、第4図中の
時間幅T0における極大値φRMAXと極小値φRMINを取り込
む。そして、最大値φRMAXより最小値φRMINを減算し、
当量比変化幅ΔφREARを求める。その後、当量比変化幅
ΔφREARの平均化された値(ΔφREARAVを下式の演算
により求め、ステップc11に進む。
In step c9, the maximum value (maximum value) φ RMAX and the minimum value (minimum value) φ RMIN during the time width defined by the count value (COUNT) are fetched. For example, the maximum value φ RMAX and the minimum value φ RMIN in the time width T0 in FIG. Then, the minimum value φ RMIN is subtracted from the maximum value φ RMAX ,
Find the equivalent ratio change width Δφ REAR . Thereafter, an average value (Δφ REAR ) AV of the equivalent ratio change width Δφ REAR is obtained by the calculation of the following expression, and the process proceeds to step c11.

(ΔφREARAV) =k(ΔφREARAV+(1−k)(ΔφREAR) ここでkは平均化の取り込み比率である。(Δφ REAR ) AV ) = k (Δφ REAR ) AV + (1−k) (Δφ REAR ) Here, k is an averaging capture ratio.

ステップc11ではφRMAXを0.0に、ステップc12ではφ
RMINを2.0にそれぞれ書替、次の極大極小の検出のため
に各エリアのリセットを行なう。その後、カウントエリ
ア(COUNT)に所定値XCOUNTをリセットし、メインにリ
ターンする。
In step c11, φ RMAX is set to 0.0, and in step c12, φ
RMIN is rewritten to 2.0, and each area is reset to detect the next maximum and minimum. Thereafter, the predetermined value XCOUNT is reset in the count area (COUNT), and the process returns to the main.

この様なメインルーチンに更に、180゜毎のクランク
パルス割込みがあると、電磁弁駆動ルーチンが実行され
る。
If there is a crank pulse interruption every 180 ° in such a main routine, a solenoid valve driving routine is executed.

まず、ステップd1では前回のクランクパルスと今回の
パルスの間に発生したカルマンパルス数及びカルマンパ
ルス間の周期データに基づいて、クランク角180゜あた
りの吸入空気量情報Qer(Q/N)を設定する。
First, in step d1, based on the number of Kalman pulses generated between the previous crank pulse and the present pulse and the cycle data between the Kalman pulses, information Qer (Q / N) on the amount of intake air per crank angle of 180 ° is set. I do.

そして、次のステップd2で、このQerに応じて電磁弁
の基本駆動時間Tbを設定し、次いで、ステップd3で、電
磁弁駆動時間Tinj(=Tb・Kwt・Kat・Kap・Kac・KFB+T
D)の演算を行なう。この場合、空燃比フィードバック
補正係数KFB等の各補正係数及びバッテリ電圧補正量TD
はメインルーチンで算出されているものが採用される。
Then, in the next step d2, the basic drive time Tb of the solenoid valve is set according to this Qer. Then, in step d3, the solenoid valve drive time Tinj (= Tb · Kwt · Kat · Kap · Kac · K FB + T
Perform the operation of D ). In this case, each correction coefficient such as the air-fuel ratio feedback correction coefficient K FB and the battery voltage correction amount T D
Is the one calculated in the main routine.

ステップd4に達すると、このTinjを噴射タイマにセッ
トした後、ステップd5でこの噴射タイマをトリガする。
これにより、時間Tinjの間だけ電磁弁8から燃料が噴射
され、メインにリターンする。
When reaching step d4, after setting this Tinj in the injection timer, the injection timer is triggered in step d5.
Thereby, fuel is injected from the solenoid valve 8 only for the time Tinj, and the process returns to the main.

(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、三元触媒の下流側に
全領域型の空燃比センサを設け、空燃比に基づく当量比
の変化幅を算出し、空燃比フィードバック補正係数変化
幅に対する当量比変化幅を求め、これが設定値を上回る
と触媒劣化情報を発するようにしたので、触媒劣化を定
量的に把握することができ、触媒交換を適正に行なえ、
環境保全に役立つ。しかも、平均空燃比を用いた場合、
空燃比制御精度に依存しないため、触媒劣化を正確に判
定でき、不要な触媒交換を防止できる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, an all-range air-fuel ratio sensor is provided downstream of the three-way catalyst, the variation range of the equivalence ratio based on the air-fuel ratio is calculated, and the air-fuel ratio feedback correction is performed. The equivalent ratio change width with respect to the coefficient change width is obtained, and when this exceeds a set value, catalyst deterioration information is issued, so that catalyst deterioration can be quantitatively grasped, and catalyst replacement can be performed properly,
Useful for environmental protection. Moreover, when using the average air-fuel ratio,
Since it does not depend on the air-fuel ratio control accuracy, catalyst deterioration can be accurately determined, and unnecessary catalyst replacement can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例としての触媒の浄化効率診断
装置の取付けられた排ガス後処理システムの概略構成
図、第2図は同上装置の制御系のハードウエアを示すブ
ロック図、第3図は同上装置の制御系で用いるマップと
しての触媒浄化効率−ΔφREAR/ΔKFBの特性線図、第4
図(a),(b),(c),(d)は同上装置の各々異
なる部位での作動特性をを示す波形図、第5図乃至第8
図は同上装置の制御系で用いる制御の流れを示す各々異
なるフローチャートである。 1……ECU、3……排気路、9……三元触媒、17……O2
センサ、18……全領域型の空燃比センサ、E……エンジ
ン、S……排ガス後処理システム。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas after-treatment system to which a catalyst purification efficiency diagnostic device according to one embodiment of the present invention is attached, FIG. 2 is a block diagram showing hardware of a control system of the device, and FIG. The figure shows the characteristic diagram of the catalyst purification efficiency-Δφ REAR / ΔK FB as a map used in the control system of the above equipment.
FIGS. 5 (a), 5 (b), 5 (c), and 5 (d) are waveform diagrams showing operating characteristics at different parts of the above-mentioned device, and FIGS.
The drawings are different flowcharts each showing a control flow used in a control system of the above device. 1 ... ECU, 3 ... Exhaust passage, 9 ... Three-way catalyst, 17 ... O 2
Sensor, 18: full-range air-fuel ratio sensor, E: engine, S: exhaust gas aftertreatment system.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−231252(JP,A) 特開 平1−203633(JP,A) 特開 平2−207159(JP,A) 特開 平1−216009(JP,A) 特開 平2−33408(JP,A) 特開 平2−310453(JP,A) 特開 平3−57862(JP,A) 特開 平3−121240(JP,A) 特開 平3−249320(JP,A) 特開 平3−249357(JP,A) 特開 平3−279645(JP,A) 特開 平3−281960(JP,A) 特開 平3−293544(JP,A) 特開 平3−293548(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-231252 (JP, A) JP-A-1-203633 (JP, A) JP-A-2-207159 (JP, A) JP-A-1- 216009 (JP, A) JP-A-2-33408 (JP, A) JP-A-2-310453 (JP, A) JP-A-3-57862 (JP, A) JP-A-3-121240 (JP, A) JP-A-3-249320 (JP, A) JP-A-3-249357 (JP, A) JP-A-3-279645 (JP, A) JP-A-3-281960 (JP, A) JP-A-3-293544 (JP, A) JP-A-3-293548 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内燃機関の排ガスを浄化する三元触媒を備
えた排気系にO2センサを装着し、このO2センサの出力す
る空燃比情報に基づき、機関の空燃比を理論空燃比に一
致させるように燃料供給量をフィードバック制御する排
ガス後処理システムに取付けられる触媒の浄化効率診断
装置において、上記三元触媒の下流側に全領域型の空燃
比センサを設け、上記フィードバック制御のための空燃
比フィードバック補正係数を取り込みその変化幅を算出
する空燃比フィードバック補正係数変化幅算出手段と、
上記空燃比センサの出力する空燃比に基づく当量比の変
化幅を算出する当量比変化幅算出手段と、上記空燃比フ
ィードバック補正係数変化幅に対する上記当量比変化幅
が設定値を上回ると触媒劣化情報を発する触媒劣化判定
手段とを備えたことを特徴とする触媒の浄化効率診断装
置。
1. A a O 2 sensor mounted in an exhaust system with a three-way catalyst for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, based on the air-fuel ratio information output of the O 2 sensor, the air-fuel ratio of the engine to the stoichiometric air-fuel ratio In a catalyst purification efficiency diagnosis device attached to an exhaust gas after-treatment system that feedback-controls a fuel supply amount so as to match, a full-range air-fuel ratio sensor is provided downstream of the three-way catalyst, and the feedback control for the feedback control is performed. Air-fuel ratio feedback correction coefficient change width calculating means for taking in the air-fuel ratio feedback correction coefficient and calculating the change width thereof,
An equivalence ratio change width calculating means for calculating a change width of the equivalence ratio based on the air-fuel ratio output from the air-fuel ratio sensor, and catalyst deterioration information when the equivalence ratio change width with respect to the air-fuel ratio feedback correction coefficient change width exceeds a set value. And a catalyst deterioration determining means for generating a catalyst deterioration.
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