JP4061676B2 - Self-diagnosis device for secondary air supply device of internal combustion engine - Google Patents

Self-diagnosis device for secondary air supply device of internal combustion engine Download PDF

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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の2次空気供給装置における自己診断装置に関し、詳しくは、触媒上流側に2次空気を供給する2次空気供給装置の故障を、2次空気の供給による排気空燃比のリーン化に基づいて診断する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、例えば触媒温度の低い冷機始動時等において、触媒上流側に2次空気を供給することで、排気通路及び触媒内における酸化反応を促進させて、排気浄化を図る2次空気供給装置を備えた内燃機関が知られている。
また、上記2次空気供給装置の故障診断を行う装置が、特開平9−137717号公報に開示されている。
【0003】
前記公報に開示される故障診断装置は、冷機始動時の所定期間において2次空気の供給が行われるときに、排気空燃比が2次空気の供給に見合ったリーン状態になっているか否かを、2次空気の供給口よりも下流側で触媒上流側に設けた酸素センサの出力に基づいて判断し、所期のリーン状態が検出されれば正常判定を行い、リッチ状態が検出されたときには2次空気が実際には供給されていないと見做して故障判定を行う構成となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記故障診断においては、リーン判定が正常時に限ってなされることが要件となるが、冷却水温度に応じた燃料噴射量の増量補正率等が暖機の進行に伴って減少して増量補正率が0に近づくと、故障していて実際には2次空気が供給されていないのに、酸素センサの出力がセンサばらつき等によってリーンとなって、正常判定がなされてしまう可能性があるという問題があった。
【0005】
即ち、増量補正率が小さいと、酸素センサの出力がリーンのときは正常、リッチのときには故障として完全に分離することができなくなって、故障診断の精度が低下する可能性があったものである。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、排気空燃比のリッチ・リーン判断に基づいて、2次空気供給装置の故障を安定的に精度良く診断できる自己診断装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項1に係る発明は、図1に示すように構成される。図1において、2次空気供給装置は、触媒の上流側の排気通路に所定の運転条件にて2次空気を供給する装置である。
【0008】
排気空燃比検出手段は、前記触媒の上流側でかつ前記2次空気供給装置による2次空気の供給口よりも下流側の排気通路において排気空燃比を検出する。そして、故障診断手段は、前記2次空気供給装置による2次空気供給制御時における前記排気空燃比検出手段の検出結果に基づいて前記2次空気供給装置の故障を診断する手段であり、機関への燃料噴射量の増量補正率が所定の最小値以下になってから診断を開始する。
【0009】
ここで、増量補正率制限手段は、故障診断手段による故障診断時に、前記増量補正率を前記最小値に保持する。かかる構成によると、排気通路に対して上流側から2次空気供給口,排気空燃比検出手段,触媒の順に設けられ、2次空気が供給される状態では、2次空気が混合した排気の空燃比が排気空燃比検出手段で検出された後、触媒に導入される。そして、2次空気の供給によって排気空燃比がリーン化しているか否かに基づいて故障診断を行うものであるが、例えば始動直後で、増量補正率が最小値よりも大きい状態では診断を行わず、最小値にまで低下した時点で診断を開始させると共に、診断開始後は増量補正率を前記最小値に保持して、増量補正率=最小値の状態で診断を行わせる。
【0010】
請求項記載の発明では、前記故障診断手段が、前記排気空燃比検出手段が活性状態であることを条件として故障診断を行う構成とした。かかる構成によると、排気空燃比検出手段が活性化し、排気空燃比のリッチ状態,リーン状態に見合った信号を出力するようになってから、故障診断を行わせる。
【0011】
請求項記載の発明では、前記2次空気供給装置が低温始動時の所定期間において2次空気を供給する構成であって、前記増量補正率制限手段で前記最小値に保持される増量補正率が少なくとも機関温度に応じて燃料噴射量を増量補正する増量補正率を含む構成とした。かかる構成によると、暖機の進行に伴って増量補正率が徐々に低下することになるが、2次空気が供給されない状態で確実に排気空燃比がリッチであると判別されるように、増量補正率を最小値に保持する。
【0012】
請求項記載の発明では、前記故障診断手段による故障診断が終了した後、前記増量補正率制限手段が、前記最小値に保持していた増量補正率を徐々に通常の増量補正率にまで戻す構成とした。かかる構成によると、診断のために最小値に保持していた増量補正率を、前記最小値よりも小さい通常値に戻すときには、最小値から通常値にまでステップ変化させるのではなく、徐々に通常値に戻すようにする。
【0014】
【発明の効果】
請求項記載の発明によると、2次空気の供給に伴う排気空燃比の変化に基づいて2次空気供給装置の故障診断を行う構成において、2次空気が供給されない状態では排気空燃比が確実にリッチ状態として検出されるようにできるので、種々のばらつきや外乱があっても、排気空燃比のリッチ・リーンから2次空気供給装置の故障を精度良く診断できると共に、大きな増量補正率が要求されるときには、そのまま大きな増量補正率で燃料噴射量を増量補正して、機関の運転安定性を確保する一方、増量補正率を最小値とする状態で診断が行われ、増量補正率を診断に最も適した過不足のない値として診断を行わせることができるという効果がある。
【0015】
請求項記載の発明によると、排気空燃比検出手段が非活性状態であって、実際の排気空燃比を精度良く検出できないときに故障診断が行われて、2次空気供給装置の故障,正常を誤診断することを防止できるという効果がある。請求項記載の発明によると、暖機の進行に伴って燃料噴射量の増量補正率が低下するときに、2次空気が供給されない状態での排気空燃比がリッチとして確実に検出される増量補正率に保持されるので、暖機中における故障診断の精度を向上させることができるという効果がある。
【0016】
請求項記載の発明によると、最小値に保持していた増量補正率を徐々に通常値に戻すので、診断終了時に空燃比がステップ変化して運転性を悪化させることを防止できるという効果がある。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図2は実施の形態における内燃機関のシステム図を示している。
この図において、内燃機関1には、エアクリーナ2、吸気ダクト3、スロットルチャンバ4及び吸気マニホールド5を介して空気が吸入される。
【0018】
吸気ダクト3には、エアフローメータ6が設けられており、吸入空気流量Qを検出する。スロットルチャンバ4には、図示しないアクセルペダルと連動するスロットルバルブ7が設けられており、吸入空気流量Qを制御する。
前記吸気マニホールド5には、各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁8が設けられており、図示しない燃料ポンプから圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に調整された燃料を機関1に噴射供給する。
【0019】
尚、燃料噴射弁8は燃焼室内に直接燃料を噴射する構成のものであっても良い。
前記燃料噴射弁8による燃料噴射の制御は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット9によって行われる。
コントロールユニット9は、エアフローメータ6により検出される吸入空気流量Qと、ディストリビュータ13に内蔵されたクランク角センサ10からの信号に基づいて算出される機関回転速度Nとから、基本燃料噴射量Tp=K×Q/N(Kは定数)を演算し、かかる基本燃料噴射量Tpに対して各種の補正を施すことで最終的な燃料噴射量Tiを設定する。そして、この燃料噴射量Tiに相当するパルス巾の駆動パルス信号を機関回転に同期して燃料噴射弁8に出力することにより、燃料噴射弁8を前記燃料噴射量Tiに対応する時間だけ間欠的に開弁させて機関1に所定量の燃料が噴射供給される。
【0020】
ここで、前記基本燃料噴射量Tpを補正する補正量としては、水温センサ14により検出される機関温度を代表する冷却水温度Twに基づく水温増量補正係数KTW、高負荷・高回転域で増量補正を行う空燃比補正係数KMR、機関の始動直後に増量補正する始動後増量補正係数KASなどの増量補正量の他、実際の空燃比を目標空燃比(例えば理論空燃比)にフィードバック制御するための空燃比フィードバック補正係数α、更に、バッテリ電圧による燃料噴射弁8の無効噴射時間の変化を補正するための補正分Ts等がある。
【0021】
前記空燃比フィードバック補正係数αは、排気通路20に介装された排気空燃比検出手段としての酸素センサ19によって検出される排気中の酸素濃度に基づいて、燃焼混合気の空燃比の目標空燃比に対するリッチ・リーンを判別し、実際の空燃比が目標空燃比に近づくように、例えば比例積分制御によって設定制御される。
【0022】
尚、酸素センサ19の下流側排気通路20には、排気中のCO,HC,NOxを酸化還元して浄化するための三元触媒17が設けられていると共に、この三元触媒17の下流側にマフラ18が備えられている。
機関1の各気筒には点火栓11が設けられており、これらには点火コイル12にて発生する高電圧がディストリビュータ13を介して順次印加され、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させる。ここで、点火コイル12はそれに付設されたパワートランジスタ12aを介して高電圧の発生時期を制御される。従って、点火時期(点火進角値)ADVの制御は、パワートランジスタ12aのON・OFF時期をコントロールユニット9からの点火信号で制御することにより行う。
【0023】
ここで、前記酸素センサ19上流の排気通路20に2次空気を供給する2次空気供給管16が連通接続されており、電動式エアポンプ(以下単にエアポンプ)21から供給される2次空気がこの2次空気供給管16を介して排気通路20に供給されるようになっている。前記エアポンプ21は、コントロールユニット9からの指令によりON・OFF制御され、これに応じて2次空気の供給がON・OFF制御されるようになっており、前記2次空気供給管16、エアポンプ21、コントロールユニット9によって2次空気供給装置が構成される。
【0024】
尚、2次空気供給装置として、排気通路20の脈動を利用して吸気ダクト13から空気を直接吸引する方式を用いても良い。
ここで、図3のフローチャートに示すプログラムに従ってコントロールユニット9により行われる2次空気供給装置の故障診断制御を説明する。
尚、本実施の形態において、故障診断手段,増量補正率制限手段としての機能は、図3のフローチャートに示すように、コントロールユニット9がソフトウェア的に備えている。
【0025】
図3のフローチャートにおいて、先ず、ステップ1(図中にはS1と記してある。以下同様)では、2次空気の供給を行うべき低温始動時であるか否かを判別する。本実施の形態では、始動時の水温が例えば0〜55℃程度の低温状態であるときには、始動後の所定時間(例えば60秒間)において、前記2次空気供給装置によって排気通路に2次空気を供給する。
【0026】
ステップ1で2次空気の供給を行うべき低温始動時であると判別されると、ステップ2へ進み、前記2次空気供給装置を作動させて、三元触媒17の上流側に2次空気を供給させる。尚、2次空気の供給が行われる状態では、前記酸素センサ19を用いた空燃比フィードバック制御は行われず、オープン制御状態とする。
【0027】
2次空気の供給が行われると、ステップ3へ進み、前記水温増量補正係数KTW、空燃比補正係数KMR、始動後増量補正係数KASなどからなる増量補正率TFBYAの演算を行い、次のステップ4では、前記増量補正率TFBYAが、所定の最小値MINよりも大きいか否かを判別する。
前記最小値MINは、酸素センサ19のばらつきなどがあっても、2次空気の非供給状態においては、排気空燃比がリッチとして確実に検出され、かつ、2次空気が供給されるときには、排気空燃比の検出結果がリーンに反転する値として予め設定される。
【0028】
そして、前記増量補正率TFBYAが最小値MINよりも大きいと判断されたときに、診断を開始させることなくステップ3へ戻り、前記増量補正率TFBYAが最小値MINよりも小さくなった段階で、ステップ5へ進む。
ステップ5では、増量補正率TFBYAとして前記最小値MINをセットして、暖機の進行に伴って通常の増量補正率TFBYAが徐々に小さくなる状態であっても、最小値MINに保持されるようにする(図4参照)。
【0029】
次のステップ6では、前記酸素センサ19が活性化したか否かを判別する。例えば、酸素センサ19の出力がスライスレベルを越えるようになったことに基づいて、酸素センサ19の活性を判断できる。
ステップ6で酸素センサ19が活性化していないと判断されたときには、酸素センサ19の出力に基づく診断が行えないので、ステップ5へ戻って、前記増量補正率TFBYAを最小値MINに保持した状態で待機させる。
【0030】
一方、ステップ6で酸素センサ19の活性が判別されると、2次空気供給装置の診断を行うべくステップ7へ進む。
ステップ7では、前記酸素センサ19の出力をモニタし、ステップ8では、前記モニタしたセンサ出力が基準空燃比(理論空燃比)相当の出力を上回るリーン出力であったか否かを判別し、図4に示すようにリーン出力が得られているときには、2次空気が実際に供給されているものと判断して、ステップ9で正常判定を行う。一方、基準空燃比相当の出力を上回るリーン出力が得られず、リッチ出力が得られていたときには、2次空気の供給を行うべく制御しているが、実際には2次空気の供給が行われておらず、機関からのリッチ排気がそのまま酸素センサ19で検出されているものと判断し、ステップ10へ進んで故障判定を行う。故障判定がなされたときには、車両の運転者に故障発生をランプ等で警告すると良い。
【0031】
ここで、燃料噴射量の増量補正率TFBYAが最小値MINに保持され、最小値MINを下回ることがないので、2次空気が供給されていないのに酸素センサ19の出力がリーンとなることを確実に回避でき、2次空気が実際に供給されていないときには、酸素センサ19のリッチ出力状態として確実に診断できる。また、増量補正率TFBYAが最小値MINの状態であれば、増量補正率が大き過ぎるため2次空気が供給されているのに酸素センサ19の出力がリッチとなる状態での診断を回避できることにもなる。
【0032】
即ち、前記最小値MINは、2次空気の供給の有無に応じて、酸素センサ19の出力がリーン・リッチに確実に分離される値に設定されるので、酸素センサ19の出力から2次空気供給装置の故障診断を精度良く行えるものである。
但し、増量補正率TFBYAが最小値MINを越える状態で、強制的に増量補正率TFBYAを最小値MINにまで低下させて診断を行わせる構成とすると、低温状態における運転安定性を確保できなくなるので、増量補正率TFBYAが最小値MINを下回るようになるまで診断実行を待機させ、その後、増量補正率TFBYAを最小値MINに保持させて診断を行わせるようにしてある。
【0033】
前記ステップ7における酸素センサ19出力のモニタは、サンプル時間毎(例えば1秒毎)に酸素センサ19の出力を積算し、2次空気の供給を停止する制御が行われた時点(若しくは、モニタ開始からの経過時間が所定のモニタ時間(例えば20秒)になった時点)で、前記積算値をサンプル数で除算して、出力の平均値を求めるようにし、ステップ8では、前記平均値と基準空燃比相当の出力とを比較させるようにすると良い。
【0034】
尚、前記酸素センサ19の出力をモニタする時間として前記所定のモニタ時間が確保できなかった場合には、故障・正常のいずれの判断も下すことなく診断終了させることが好ましい。即ち、2次空気の供給は、始動から所定時間の間だけ行われるので、ステップ7におけるモニタを開始してから所定のモニタ時間が経過する前に2次空気の供給が停止されたときには、ステップ8〜10を飛ばしてステップ11へ進むようにする。
【0035】
また、これとは別の方法として、ステップ6までの条件が成立するまでの経過時間から残り時間を求めて診断が行えるか否かを判断し、診断が行えないと判断された場合は、ステップ7〜10を飛ばすこともできる。この場合も、2次空気の供給が終了するまで増量率を最小値MIN若しくは他の所定値に保持すると良い。これにより、触媒に未燃HCが供給され触媒の活性化が早まる。
【0036】
ステップ11では、ステップ5で最小値以上に制限していた増量補正率を、徐々に通常値に戻す処理を行う。
また、2次空気の供給と該供給中の診断が終了し、増量補正率TFBYAが通常値にまで復帰すると、ステップ12で、酸素センサ19を用いた空燃比フィードバック制御を開始させる(図4参照)。
【0039】
上記では、2次空気を供給させる制御が行われていること、及び、酸素センサが活性化していることを2次空気供給装置の故障診断の条件としたが、この他、以下のような条件を付加することが好ましい。
【0040】
・外気温度が所定温度範囲内であること
・大気圧が基準圧以上であること
・空燃比学習値が所定範囲内であること
・各部品(酸素センサ,水温センサ,外気温センサ,大気圧センサ等)の故障診断がなされていないこと
・バッテリ電圧が所定電圧以上であること
また、酸素センサ19の出力のモニタは、以下の条件が成立していることを条件して行わせることが好ましい。
【0041】
・ブーストが所定値以下(低負荷状態)
・基本燃料噴射量が所定値以下
・機関回転速度が所定速度範囲(例えば40〜1800rpm)内
・吸入空気量が所定値以下
・燃料カットがなされていない
・機関回転速度,基本燃料噴射量,スロットル開度が所定割合以上の変化を示していないこと、及び、所定割合以上の変化から所定期間内でないこと
・エアコンのON/OFF切り換えから所定期間内でないこと
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項記載の発明の構成を示すブロック図。
【図2】実施の形態における内燃機関のシステム構成図。
【図3】実施の形態における診断制御の内容を示すフローチャート
【図4】実施の形態における診断制御のタイムチャート。
【符号の説明】
1…内燃機関
9…コントロールユニット
16…2次空気供給管
17…三元触媒
19…酸素センサ
20…排気通路
21…エアポンプ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a self-diagnosis device in a secondary air supply device for an internal combustion engine. More specifically, the failure of a secondary air supply device that supplies secondary air to the upstream side of a catalyst is detected when the exhaust air / fuel ratio is reduced. The present invention relates to a technique for diagnosis based on leaning.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a secondary air supply apparatus that promotes an oxidation reaction in an exhaust passage and a catalyst by supplying secondary air to the upstream side of the catalyst, for example, when starting a cold machine with a low catalyst temperature, etc., and purifies exhaust gas. An internal combustion engine provided is known.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-137717 discloses a device for diagnosing a failure of the secondary air supply device.
[0003]
The failure diagnosis device disclosed in the publication discloses whether or not the exhaust air-fuel ratio is in a lean state commensurate with the supply of secondary air when the supply of secondary air is performed during a predetermined period at the time of cold start. Judgment is made based on the output of an oxygen sensor provided downstream of the secondary air supply port and upstream of the catalyst. When the desired lean state is detected, normality is determined. When the rich state is detected The failure determination is performed assuming that the secondary air is not actually supplied.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above failure diagnosis, it is a requirement that the lean determination is made only when it is normal, but the fuel injection amount increase correction factor according to the coolant temperature decreases as the warm-up progresses and increases When the correction rate approaches 0, there is a possibility that the malfunction is caused and the secondary air is not actually supplied, but the output of the oxygen sensor becomes lean due to sensor variation or the like, and the normal determination is made. There was a problem.
[0005]
In other words, if the increase correction rate is small, the oxygen sensor output is normal when it is lean, and when it is rich, it cannot be completely separated as a failure, which may reduce the accuracy of failure diagnosis. .
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a self-diagnosis device that can stably and accurately diagnose a failure of a secondary air supply device based on rich / lean determination of an exhaust air / fuel ratio. And
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1 is configured as shown in FIG. In FIG. 1, the secondary air supply device is a device that supplies secondary air to the exhaust passage on the upstream side of the catalyst under predetermined operating conditions.
[0008]
The exhaust air / fuel ratio detecting means detects the exhaust air / fuel ratio in an exhaust passage upstream of the catalyst and downstream of the secondary air supply port of the secondary air supply device. The failure diagnosis means is means for diagnosing a failure of the secondary air supply device based on a detection result of the exhaust air / fuel ratio detection means at the time of secondary air supply control by the secondary air supply device . Diagnosis is started after the fuel injection amount increase correction rate becomes less than a predetermined minimum value.
[0009]
Here, the increase correction rate limiting means holds the increase correction rate at the minimum value at the time of failure diagnosis by the failure diagnosis means. According to such a configuration, the secondary air supply port, the exhaust air / fuel ratio detecting means, and the catalyst are provided in this order from the upstream side with respect to the exhaust passage, and in the state where the secondary air is supplied, the exhaust air mixed with the secondary air is exhausted. After the fuel ratio is detected by the exhaust air / fuel ratio detection means, it is introduced into the catalyst. The failure diagnosis is performed based on whether or not the exhaust air-fuel ratio has become lean due to the supply of secondary air. For example, immediately after starting, the diagnosis is not performed in a state where the increase correction rate is larger than the minimum value. The diagnosis is started when the value is reduced to the minimum value, and after the diagnosis is started, the increase correction rate is held at the minimum value, and the diagnosis is performed with the increase correction rate = the minimum value.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, the failure diagnosis unit performs failure diagnosis on the condition that the exhaust air-fuel ratio detection unit is in an active state. According to such a configuration, the exhaust air / fuel ratio detecting means is activated and outputs a signal corresponding to the rich state and the lean state of the exhaust air / fuel ratio, and then the failure diagnosis is performed.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, the secondary air supply device is configured to supply secondary air during a predetermined period at a low temperature start, and the increase correction rate held at the minimum value by the increase correction rate limiting means. Has an increase correction factor for increasing the fuel injection amount according to at least the engine temperature. According to such a configuration, the increase correction factor gradually decreases as the warm-up progresses, but the increase is made so that the exhaust air-fuel ratio is reliably determined to be rich without the secondary air being supplied. Hold the correction factor at the minimum value.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, after the failure diagnosis by the failure diagnosis unit is completed, the increase correction rate limiting unit gradually returns the increase correction rate held at the minimum value to the normal increase correction rate. The configuration. According to such a configuration, when the increase correction rate that has been held at the minimum value for diagnosis is returned to the normal value that is smaller than the minimum value, the normal value is gradually changed from the minimum value to the normal value instead of being stepped. Return to the value.
[0014]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the configuration in which the failure diagnosis of the secondary air supply device is performed based on the change in the exhaust air / fuel ratio accompanying the supply of the secondary air, the exhaust air / fuel ratio is ensured when the secondary air is not supplied. Therefore, even if there are various variations and disturbances, it is possible to accurately diagnose a failure of the secondary air supply device from the rich lean of the exhaust air / fuel ratio, and a large increase correction factor is required. When this is done, the fuel injection amount is increased and corrected with a large increase correction factor to ensure engine operation stability, while the diagnosis is performed with the increase correction factor set to the minimum value. There is an effect that the diagnosis can be performed as the most suitable value without excess or deficiency .
[0015]
According to the second aspect of the present invention, when the exhaust air / fuel ratio detecting means is in an inactive state and the actual exhaust air / fuel ratio cannot be detected with high accuracy, the failure diagnosis is performed, and the secondary air supply device has failed or is normal. It is possible to prevent misdiagnosis. According to the third aspect of the invention, when the fuel injection amount of increasing correction rate decreases with the progress of the warm-up, exhaust air-fuel ratio in the state where the secondary air is not supplied is reliably detected as Rich bulking Since the correction factor is maintained, there is an effect that the accuracy of failure diagnosis during warm-up can be improved.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, since return increase correction factor which has been held at the minimum value gradually to the normal value, it says possible to prevent the air-fuel ratio worsens the operability change step at the time of diagnosis end effect There is.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 2 shows a system diagram of the internal combustion engine in the embodiment.
In this figure, air is drawn into the internal combustion engine 1 through an air cleaner 2, an intake duct 3, a throttle chamber 4 and an intake manifold 5.
[0018]
An air flow meter 6 is provided in the intake duct 3 and detects an intake air flow rate Q. The throttle chamber 4 is provided with a throttle valve 7 that is linked to an accelerator pedal (not shown), and controls the intake air flow rate Q.
The intake manifold 5 is provided with an electromagnetic fuel injection valve 8 for each cylinder. The fuel is pumped from a fuel pump (not shown) and adjusted to a predetermined pressure by a pressure regulator to be supplied to the engine 1.
[0019]
The fuel injection valve 8 may be configured to inject fuel directly into the combustion chamber.
Control of fuel injection by the fuel injection valve 8 is performed by a control unit 9 with a built-in microcomputer.
The control unit 9 determines the basic fuel injection amount Tp = from the intake air flow rate Q detected by the air flow meter 6 and the engine speed N calculated based on the signal from the crank angle sensor 10 built in the distributor 13. The final fuel injection amount Ti is set by calculating K × Q / N (K is a constant) and applying various corrections to the basic fuel injection amount Tp. Then, a drive pulse signal having a pulse width corresponding to the fuel injection amount Ti is output to the fuel injection valve 8 in synchronization with the engine rotation, so that the fuel injection valve 8 is intermittent for a time corresponding to the fuel injection amount Ti. The predetermined amount of fuel is injected and supplied to the engine 1.
[0020]
Here, as the correction amount for correcting the basic fuel injection amount Tp, the water temperature increase correction coefficient KTW based on the cooling water temperature Tw representing the engine temperature detected by the water temperature sensor 14 is increased in the high load / high rotation range. In addition to an increase correction amount such as an air-fuel ratio correction coefficient KMR for performing an increase correction immediately after the engine is started, an actual air-fuel ratio is feedback-controlled to a target air-fuel ratio (for example, a theoretical air-fuel ratio). There are an air-fuel ratio feedback correction coefficient α and a correction amount Ts for correcting a change in the invalid injection time of the fuel injection valve 8 due to the battery voltage.
[0021]
The air-fuel ratio feedback correction coefficient α is determined based on the oxygen concentration in the exhaust gas detected by an oxygen sensor 19 as exhaust air-fuel ratio detection means interposed in the exhaust passage 20. Is determined and controlled by, for example, proportional-integral control so that the actual air-fuel ratio approaches the target air-fuel ratio.
[0022]
A three-way catalyst 17 for oxidizing and purifying CO, HC and NOx in the exhaust gas is provided in the downstream exhaust passage 20 of the oxygen sensor 19, and the downstream side of the three-way catalyst 17. A muffler 18 is provided.
Each cylinder of the engine 1 is provided with a spark plug 11, to which a high voltage generated in the ignition coil 12 is sequentially applied via a distributor 13, thereby spark ignition and igniting and burning the air-fuel mixture. . Here, the ignition coil 12 is controlled to generate a high voltage via a power transistor 12a attached thereto. Therefore, the ignition timing (ignition advance value) ADV is controlled by controlling the ON / OFF timing of the power transistor 12a with the ignition signal from the control unit 9.
[0023]
Here, a secondary air supply pipe 16 for supplying secondary air to the exhaust passage 20 upstream of the oxygen sensor 19 is connected in communication, and the secondary air supplied from an electric air pump (hereinafter simply referred to as air pump) 21 The exhaust gas is supplied to the exhaust passage 20 via the secondary air supply pipe 16. The air pump 21 is ON / OFF controlled by a command from the control unit 9, and the supply of secondary air is ON / OFF controlled in response to the command, and the secondary air supply pipe 16 and the air pump 21 are controlled accordingly. The control unit 9 constitutes a secondary air supply device.
[0024]
As the secondary air supply device, a method of directly sucking air from the intake duct 13 using the pulsation of the exhaust passage 20 may be used.
Here, the failure diagnosis control of the secondary air supply device performed by the control unit 9 according to the program shown in the flowchart of FIG. 3 will be described.
In the present embodiment, the functions as the failure diagnosis means and the increase correction rate restriction means are provided in software by the control unit 9 as shown in the flowchart of FIG.
[0025]
In the flowchart of FIG. 3, first, in step 1 (denoted as S1 in the figure, the same applies hereinafter), it is determined whether or not it is a low temperature start time for supplying secondary air. In the present embodiment, when the water temperature at the start is a low temperature state of, for example, about 0 to 55 ° C., secondary air is supplied to the exhaust passage by the secondary air supply device for a predetermined time (for example, 60 seconds) after the start. Supply.
[0026]
If it is determined in step 1 that the secondary air is to be supplied at a low temperature start time, the process proceeds to step 2 where the secondary air supply device is operated to supply the secondary air upstream of the three-way catalyst 17. Supply. In the state where the secondary air is supplied, the air-fuel ratio feedback control using the oxygen sensor 19 is not performed, and the open control state is set.
[0027]
When the secondary air is supplied, the process proceeds to step 3 to calculate an increase correction factor TFBYA including the water temperature increase correction coefficient KTW, the air-fuel ratio correction coefficient KMR, the post-startup increase correction coefficient KAS, and the like. Then, it is determined whether or not the increase correction rate TFBYA is larger than a predetermined minimum value MIN.
The minimum value MIN is reliably detected as rich in the exhaust air-fuel ratio in the non-supplied state of the secondary air even when there is a variation in the oxygen sensor 19, and when the secondary air is supplied, The detection result of the air-fuel ratio is preset as a value that reverses lean.
[0028]
When it is determined that the increase correction rate TFBYA is larger than the minimum value MIN, the process returns to step 3 without starting diagnosis, and when the increase correction rate TFBYA is smaller than the minimum value MIN, Proceed to 5.
In step 5, the minimum value MIN is set as the increase correction rate TFBYA so that the normal increase correction rate TFBYA is maintained at the minimum value MIN even when the normal increase correction rate TFBYA gradually decreases as the warm-up progresses. (See FIG. 4).
[0029]
In the next step 6, it is determined whether or not the oxygen sensor 19 is activated. For example, the activity of the oxygen sensor 19 can be determined based on the fact that the output of the oxygen sensor 19 exceeds the slice level.
When it is determined in step 6 that the oxygen sensor 19 is not activated, diagnosis based on the output of the oxygen sensor 19 cannot be performed, so the process returns to step 5 and the increase correction factor TFBYA is held at the minimum value MIN. Wait.
[0030]
On the other hand, if it is determined in step 6 that the oxygen sensor 19 is active, the process proceeds to step 7 in order to diagnose the secondary air supply device.
In step 7, the output of the oxygen sensor 19 is monitored, and in step 8, it is determined whether or not the monitored sensor output is a lean output exceeding an output corresponding to a reference air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio). As shown in the figure, when the lean output is obtained, it is determined that the secondary air is actually supplied, and normal determination is performed in step 9. On the other hand, when the lean output exceeding the output corresponding to the reference air-fuel ratio is not obtained and the rich output is obtained, the control is performed so as to supply the secondary air, but actually the supply of the secondary air is performed. It is determined that the rich exhaust from the engine is detected by the oxygen sensor 19 as it is, and the routine proceeds to step 10 where failure determination is performed. When a failure determination is made, it is preferable to warn the vehicle driver of the occurrence of the failure with a lamp or the like.
[0031]
Here, the increase correction factor TFBYA of the fuel injection amount is held at the minimum value MIN and does not fall below the minimum value MIN, so that the output of the oxygen sensor 19 becomes lean even when the secondary air is not supplied. When the secondary air is not actually supplied, it can be reliably diagnosed as the rich output state of the oxygen sensor 19. Further, if the increase correction rate TFBYA is in the state of the minimum value MIN, the increase correction rate is too large so that diagnosis in a state where the output of the oxygen sensor 19 becomes rich even though the secondary air is supplied can be avoided. Also become.
[0032]
That is, the minimum value MIN is set to a value that reliably separates the output of the oxygen sensor 19 lean and rich depending on whether or not the secondary air is supplied. This makes it possible to accurately diagnose the supply device failure.
However, if the increase correction rate TFBYA is forcibly reduced to the minimum value MIN and the diagnosis is performed in a state where the increase correction rate TFBYA exceeds the minimum value MIN, operation stability in a low temperature state cannot be secured. The diagnosis execution is waited until the increase correction rate TFBYA falls below the minimum value MIN, and then the increase correction rate TFBYA is held at the minimum value MIN to perform diagnosis.
[0033]
The oxygen sensor 19 output in step 7 is monitored at the time when control is performed to stop the supply of secondary air by integrating the output of the oxygen sensor 19 every sample time (for example, every second) (or start of monitoring). When the elapsed time from the time reaches a predetermined monitoring time (for example, 20 seconds), the integrated value is divided by the number of samples so as to obtain the average value of the outputs. It is preferable to compare the output corresponding to the air-fuel ratio.
[0034]
In addition, when the predetermined monitoring time cannot be secured as the time for monitoring the output of the oxygen sensor 19, it is preferable to end the diagnosis without making any judgment of failure or normality. That is, since the supply of the secondary air is performed only for a predetermined time from the start, when the supply of the secondary air is stopped before the predetermined monitoring time has elapsed since the start of the monitoring in step 7, Skip 8-10 and go to step 11.
[0035]
Alternatively, as another method, it is determined whether or not a diagnosis can be performed by determining the remaining time from the elapsed time until the condition up to step 6 is satisfied, and if it is determined that the diagnosis cannot be performed, 7-10 can also be skipped. In this case as well, the increase rate may be held at the minimum value MIN or another predetermined value until the supply of secondary air is completed. Thereby, unburned HC is supplied to the catalyst and the activation of the catalyst is accelerated.
[0036]
In step 11, a process of gradually returning the increase correction rate that has been limited to the minimum value or more in step 5 to the normal value is performed.
When the supply of secondary air and the diagnosis during the supply are completed and the increase correction factor TFBYA returns to the normal value, air-fuel ratio feedback control using the oxygen sensor 19 is started in step 12 (see FIG. 4). ).
[0039]
In the above, the control for supplying the secondary air and the oxygen sensor being activated are the conditions for the failure diagnosis of the secondary air supply device. It is preferable to add.
[0040]
-The outside air temperature is within the specified temperature range-The atmospheric pressure is above the reference pressure-The air-fuel ratio learning value is within the specified range-Each component (oxygen sensor, water temperature sensor, outside air temperature sensor, atmospheric pressure sensor) It is preferable that the battery voltage is equal to or higher than a predetermined voltage and the output of the oxygen sensor 19 is monitored on the condition that the following conditions are satisfied.
[0041]
・ Boost below the specified value (low load condition)
・ The basic fuel injection amount is below a predetermined value ・ Engine speed is within a predetermined speed range (for example, 40-1800rpm) ・ The intake air amount is below a predetermined value ・ The fuel is not cut ・ Engine speed, basic fuel injection amount, throttle The degree of opening does not indicate a change over a predetermined ratio, and the change over a predetermined ratio is not within a predetermined period. The air conditioner is not within a predetermined period after switching ON / OFF.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an invention according to claim 1 ;
FIG. 2 is a system configuration diagram of the internal combustion engine in the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing the contents of diagnostic control in the embodiment. FIG. 4 is a time chart of diagnostic control in the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 9 ... Control unit 16 ... Secondary air supply pipe 17 ... Three-way catalyst 19 ... Oxygen sensor 20 ... Exhaust passage 21 ... Air pump

Claims (4)

触媒の上流側の排気通路に所定の運転条件にて2次空気を供給する2次空気供給装置を備えてなる内燃機関において、
前記触媒の上流側でかつ前記2次空気供給装置による2次空気の供給口よりも下流側の排気通路において排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段と、
前記2次空気供給装置による2次空気供給制御時における前記排気空燃比検出手段の検出結果に基づいて前記2次空気供給装置の故障を診断する手段であって、機関への燃料噴射量の増量補正率が所定の最小値以下になってから診断を開始する故障診断手段と、
該故障診断手段による故障診断時に、前記増量補正率を前記最小値に保持する増量補正率制限手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の2次空気供給装置における自己診断装置。
In an internal combustion engine comprising a secondary air supply device that supplies secondary air to an exhaust passage on the upstream side of the catalyst under predetermined operating conditions,
An exhaust air / fuel ratio detecting means for detecting an exhaust air / fuel ratio in an exhaust passage upstream of the catalyst and downstream of a secondary air supply port by the secondary air supply device;
A means for diagnosing a failure of the secondary air supply device based on a detection result of the exhaust air / fuel ratio detection means at the time of secondary air supply control by the secondary air supply device, and increasing the amount of fuel injection to the engine A failure diagnosis means for starting diagnosis after the correction rate is equal to or lower than a predetermined minimum value ;
An increase correction rate limiting means for holding the increase correction rate at the minimum value at the time of failure diagnosis by the failure diagnosis means;
A self-diagnosis device for a secondary air supply device for an internal combustion engine, comprising:
前記故障診断手段が、前記排気空燃比検出手段が活性状態であることを条件として故障診断を行うことを特徴とする請求項記載の内燃機関の2次空気供給装置における自己診断装置。The failure diagnosis means, the exhaust air-fuel ratio detecting means self-diagnosis system in the secondary air supply device for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the failure diagnosing a condition that is active. 前記2次空気供給装置が低温始動時の所定期間において2次空気を供給する構成であって、前記増量補正率制限手段で前記最小値に保持される増量補正率が少なくとも機関温度に応じて燃料噴射量を増量補正する増量補正率を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の2次空気供給装置における自己診断装置。The secondary air supply device is configured to supply secondary air during a predetermined period at a low temperature start, and the increase correction rate held at the minimum value by the increase correction rate limiting means is a fuel corresponding to at least the engine temperature. self-diagnosis device in the secondary air supply device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the containing increasing correction factor for increasing correction of the injection quantity. 前記故障診断手段による故障診断が終了した後、前記増量補正率制限手段が、前記最小値に保持していた増量補正率を徐々に通常の増量補正率にまで戻すことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の2次空気供給装置における自己診断装置。After the failure diagnosis by said failure diagnosing means is completed, according to claim 1, wherein the increase correction factor limiting means, and returning to the increase correction factor which has been held by the minimum value gradually normal increase correction factor The self-diagnosis apparatus in the secondary air supply apparatus of the internal combustion engine as described in any one of -3 .
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