JP4161708B2 - Secondary air supply abnormality detection device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気通路内の触媒を活性化するために2次空気を供給する際の異常を検出する内燃機関の2次空気供給異常検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、内燃機関の2次空気供給異常検出の際、2次空気流量を圧力センサや流量センサを用いて直接的に検出する方式が考えられるが、新たなセンサ等にかかるコスト上昇が避けられない。
【0003】
これに関連する先行技術文献としては、特開平6−146867号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、2次空気供給通路が開口している箇所よりも下流側、即ち、2次空気が供給される2次空気下流に排出ガス中の酸素(O2 )濃度を検出するための酸素センサを設け、この酸素センサ出力が反転したときには、2次空気下流の空燃比(A/F)が理論空燃比になっていると判断できることから、このときの吸入空気量と機関運転状態とに基づき、2次空気供給機構から排気通路へ供給される2次空気流量(2次空気供給量)を求める手法が提案されている。
【特許文献】
特開平6−146867号公報(第2頁〜第3頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、2次空気下流の空燃比が理論空燃比近傍で制御され酸素センサ出力が急変する状態でないと2次空気流量が求まらないことに加え、1回のタイミングで演算するために演算誤差が大きいという不具合があった。
【0005】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、新たなセンサ類を設置することなく、2次空気下流の空燃比にかかわらず2次空気流量を高精度に算出し、2次空気供給機構を含むシステム異常を精度良く検出可能な内燃機関の2次空気供給異常検出装置の提供を課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の内燃機関の2次空気供給異常検出装置によれば、空燃比推定手段で推定された内燃機関に供給される空燃比と2次空気供給機構から2次空気が供給されているときに空燃比検出手段で検出される空燃比とに基づき2次空気流量演算手段で算出される2次空気供給機構からの2次空気流量に基づいて、異常判定手段によって2次空気供給機構を含むシステム異常が判定される。このように、2次空気下流の空燃比にかかわらず2次空気流量が高精度に算出されるため、2次空気供給機構を含むシステム異常が精度良く検出される。
また、異常判定手段は、内燃機関に供給される空燃比の算出誤差が、内燃機関に供給される空燃比と2次空気供給機構から2次空気が供給されていないときに空燃比検出手段で検出される空燃比とに基づき算出され、2次空気流量演算手段による2次空気流量が補正されることで、2次空気流量の演算精度が向上され、2次空気供給機構を含むシステム異常の判定精度が向上される。
そして、吸入空気量検出手段で内燃機関の吸気通路内に供給される吸入空気量が検出され、燃料噴射量演算手段で各種運転パラメータに基づき内燃機関に供給される燃料噴射量が算出されることで、新たなセンサ類を設置することなく、既存のシステムによって構築できるためコスト上昇を抑えることができる。
【0007】
請求項2の内燃機関の2次空気供給異常検出装置における異常判定手段では、異常判定に用いる2次空気流量が所定期間の平均値または積算値とされることで、急峻な変化が平滑化され、2次空気流量の演算精度が向上されるため、2次空気供給機構を含むシステム異常が精度良く検出される。
【0009】
請求項3の内燃機関の2次空気供給異常検出装置によれば、異常判定手段によって内燃機関に供給される空燃比と2次空気供給機構から2次空気が供給されているときに空燃比検出手段で検出される空燃比との空燃比偏差量が、予め設定された所定範囲内にないときには、異常判定手段によって2次空気供給機構を含むシステム異常と判定される。このように、2次空気下流の空燃比にかかわらず空燃比偏差量が高精度に算出されるため、2次空気供給機構を含むシステム異常が精度良く検出される。
また、この異常判定手段では、異常判定に用いる空燃比偏差量が所定期間の平均値または積算値とされることで、急峻な変化が平滑化され、空燃比偏差量の演算精度が向上されるため、2次空気供給機構を含むシステム異常が精度良く検出される。
そして、吸入空気量検出手段で内燃機関の吸気通路内に供給される吸入空気量が検出され、燃料噴射量演算手段で各種運転パラメータに基づき内燃機関に供給される燃料噴射量が算出されることで、新たなセンサ類を設置することなく、既存のシステムによって構築できるためコスト上昇を抑えることができる。
【0010】
請求項4の内燃機関の2次空気供給異常検出装置における異常判定手段では、異常判定に用いる空燃比偏差量が所定期間の平均値または積算値とされることで、急峻な変化が平滑化され、空燃比偏差量の演算精度が向上されるため、2次空気供給機構を含むシステム異常が精度良く検出される。
【0013】
請求項5の内燃機関の2次空気供給異常検出装置における異常判定手段では、2次空気供給機構を含むシステム異常と判定されたときには、2次空気供給及び空燃比フィードバック制御が停止されることで、空燃比ずれによる空燃比過補正が未然に防止される。
【0014】
請求項6の内燃機関の2次空気供給異常検出装置では、内燃機関に供給される空燃比の算出誤差が大きくなる条件、または2次空気流量が安定しない条件、または吸入空気量が多く2次空気流量の比率が小さくなる条件では、ダイアグノーシスが禁止されることで、空燃比ずれによる空燃比過補正が未然に防止される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【0016】
〈実施例1〉
図1は本発明の実施の形態の第1実施例にかかる内燃機関の2次空気供給異常検出装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【0017】
図1において、10は内燃機関であり、内燃機関10の吸気通路11の上流側には、図示しないエアクリーナを介して供給される吸入空気量を検出するエアフローメータ12が配設されている。このエアフローメータ12の下流側には内燃機関10への吸入空気量を調整するスロットルバルブ13が配設されている。このスロットルバルブ13にはその開度を検出するスロットル開度センサ14が配設されている。吸気通路11から内燃機関10の各気筒の吸気ポート15近傍には燃料を噴射供給するインジェクタ(燃料噴射弁)16が配設されている。
【0018】
そして、スロットルバルブ13にて設定される吸入空気量とインジェクタ16にて噴射供給される燃料との混合気が、吸気バルブ17が開くことによって内燃機関10の燃焼室18内に導入される。また、内燃機関10のシリンダヘッド側には各気筒毎に点火プラグ19が配設されている。この点火プラグ19の火花放電によって燃焼室18内の混合気が点火される。混合気は、燃焼室18内で燃焼されたのち、排出ガスとして排気バルブ21が開くことによって燃焼室18から排気通路22に排出される。
【0019】
この排気通路22途中には周知の三元触媒23が配設され、その上流側には排出ガスのA/F(空燃比)に応じてリニアな信号を出力するA/Fセンサ24、下流側には排出ガスのA/Fが理論空燃比に対してリッチかリーンかによって出力電圧が反転する酸素センサ25がそれぞれ配設されている。また、内燃機関10のクランクシャフト26には、その回転角であるクランク角〔°CA(Crank Angle)〕を検出するクランク角センサ27が配設されている。機関回転速度NEは所定時間当たりにクランクシャフト26が回転した角度に基づいて算出される。更に、内燃機関10にはその冷却水温を検出する水温センサ28が配設されている。
【0020】
次に、排気通路22内に外気を供給する2次空気供給機構30の構成について説明する。A/Fセンサ24の上流側の排気通路22には、2次空気を供給するための2次空気供給通路31が接続されている。2次空気供給通路31の大気側にはエアフィルタ32が配設され、このエアフィルタ32の下流側には2次空気を圧送するエアポンプ33が配設されている。
【0021】
このエアポンプ33の排気通路22側にはコンビネーションバルブ34が配設されている。このコンビネーションバルブ34は、2次空気供給通路31を開閉する圧力駆動型の開閉弁35及びその下流側の逆止弁36が一体化され構成されている。コンビネーションバルブ34の開閉弁35は、吸気圧導入通路37によって導かれる背圧によって開閉が切替えられる。この吸気圧導入通路37は吸気通路11に接続され、この吸気圧導入通路37の途中に配設された電磁駆動型の切換弁38によって開閉弁35の背圧が大気圧と吸気圧との間で切換えられる。
【0022】
つまり、2次空気を供給する場合には、吸気通路11の吸気圧を導入するために切換弁38を開弁する。そして、開閉弁35に吸気圧を導入することにより開閉弁35が開弁される。これにより、エアポンプ33から吐出された2次空気が開閉弁35を通過して逆止弁36側に流れる。この逆止弁36は、排気通路22からの排出ガスの流込みを規制するものであって、エアポンプ33の2次空気圧力が排出ガス圧力よりも高くなったときには、その圧力によって逆止弁36が開弁され、2次空気が排気通路22内に供給される。
【0023】
一方、2次空気を停止する場合には、エアポンプ33が停止されると共に、切換弁38を大気圧を導入する位置に切換えて開閉弁35に大気圧を導入する。これにより、開閉弁35が閉弁される。すると、排気通路22への2次空気が停止され、逆止弁36に2次空気の圧力が作用しなくなり排気通路22側の圧力が高くなる。このため、逆止弁36が自動的に閉弁され、排気通路22内の排出ガスがエアポンプ33側に逆流することが防止される。
【0024】
40はECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)であり、ECU40は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのCPU41、制御プログラムや制御マップ等を格納したROM42、各種データ等を格納するRAM43、B/U(バックアップ)RAM44、入出力回路45及びそれらを接続するバスライン46等からなる論理演算回路として構成されている。ECU40には、上述の各種センサ信号が入力され、入力される信号に基づいてECU40からインジェクタ16、点火プラグ19、2次空気供給機構30のエアポンプ33や切換弁38等に制御信号が出力される。
【0025】
次に、本発明の実施の形態の第1実施例にかかる内燃機関の2次空気供給異常検出装置で使用されているECU40内のCPU41における2次空気供給異常検出の処理手順を図2のフローチャートを用いて説明する。また、図3を用いて、その動作について説明する。具体的には、図3には、図2で算出されるパラメータの動作が示されている。このパラメータは、内燃機関10に供給される機関供給空燃比λENG、2次空気供給通路31より下流側で検出される2次空気下流空燃比λAFS、この2つのパラメータに基づき算出される2次空気流量QAI〔g/sec:グラム毎秒〕である。なお、この2次空気供給異常検出ルーチンは所定時間毎にCPU41にて繰返し実行される。
【0026】
図2において、まず、ステップS101で、ダイアグノーシス(以下、単に『ダイアグ』と記す)条件成立しているかが判定される。このダイアグ条件としては、A/Fセンサ24が活性、運転条件が定常(急変なし)、エアポンプ33が「ON」または「OFF」に変化して所定時間継続(図3に示す時刻t0 〜時刻t1 )、吸入空気量QAFMが所定量α未満等が挙げられる。ここで、A/Fセンサ24の活性は、例えば、素子インピーダンスが所定値〔kΩ:キロオーム〕未満となったかによって判定できる。
【0027】
ステップS101の判定条件が成立、即ち、ダイアグ条件が全て成立しているとき(図3に示す時刻t1 以降)にはステップS102に移行し、エアポンプ33が作動中であるかが判定される。ステップS102の判定条件が成立、即ち、エアポンプ33が作動中で2次空気が供給されているときにはステップS103に移行し、2次空気「ON(供給)」を示す継続カウンタCONが「+1」インクリメントされる。次にステップS104に移行して、エアフローメータ12にて検出される吸入空気量QAFMとインジェクタ16より供給される燃料噴射量Fとから次式(1)にて内燃機関10に供給されている機関供給空燃比λENGが算出される(図3参照)。なお、14.5は理論空燃比近傍の値である。
【0028】
【数1】
λENG←QAFM/F/14.5 ・・・(1)
【0029】
次にステップS105に移行して、A/Fセンサ24信号に基づき2次空気供給通路31より下流側の2次空気下流空燃比λAFSが読込まれる。次にステップS106に移行して、エアポンプ33が作動している時の2次空気流量QAIが次式(2)にて算出される(図3参照)。
【0030】
【数2】
QAI←λAFS/λENG*QAFM−QAFM ・・・(2)
【0031】
次にステップS107に移行して、ステップS106で算出されたエアポンプ33が作動時の2次空気流量QAIが積算され2次空気流量積算値QAISUMが算出される。次にステップS108に移行して、ステップS103でインクリメントされた継続カウンタCONが所定値K1 を越えているかが判定される。ステップS108の判定条件が成立、即ち、継続カウンタCONが所定値K1 を越え大きいときにはステップS109に移行し、エアポンプ33が作動時の2次空気流量QAIに対する2次空気流量平均値QAIAVEが次式(3)にて算出される。
【0032】
【数3】
QAIAVE←QAISUM/CON ・・・(3)
【0033】
一方、ステップS102の判定条件が成立せず、即ち、エアポンプ33が停止時で2次空気が供給されていないときにはステップS110に移行し、2次空気「OFF(停止)」を示す継続カウンタCOFFが「+1」インクリメントされる。次にステップS111に移行して、エアフローメータ12にて検出される吸入空気量QAFMとインジェクタ16より供給される燃料噴射量Fとから上式(1)にて内燃機関10に供給されている機関供給空燃比λENGが算出される(図3参照)。次にステップS112に移行して、A/Fセンサ24信号に基づき排気通路22に接続された2次空気供給通路31の2次空気供給孔31aより下流側の2次空気下流空燃比λAFSが読込まれる。次にステップS113に移行して、エアポンプ33が停止時の2次空気流量QERRが次式(4)にて算出される。
【0034】
【数4】
QERR←λAFS/λENG*QAFM−QAFM ・・・(4)
【0035】
次にステップS114に移行して、ステップS113で算出されたエアポンプ33が停止時の2次空気流量QERRが積算され2次空気流量積算値QERRSUMが算出される。次にステップS115に移行して、ステップS110でインクリメントされた継続カウンタCOFFが所定値K2 を越えているかが判定される。ステップS115の判定条件が成立、即ち、継続カウンタCOFFが所定値K2 を越え大きいときにはステップS116に移行し、エアポンプ33が停止時の2次空気流量QERRにおける次空気流量平均値QERRAVEが次式(5)にて算出される。
【0036】
【数5】
QERRAVE←QERRSUM/COFF ・・・(5)
【0037】
ステップS109またはステップS116の処理ののちステップS117に移行し、ステップS109で算出されたエアポンプ33が作動時の2次空気流量平均値QAIAVEからステップS116で算出されたエアポンプ33が停止時の2次空気流量平均値QERRAVEが減算され、真の2次空気流量QAIREALが算出される。次にステップS118に移行して、ステップS117で算出された真の2次空気流量QAIREALが予め設定された上限流量KH1 を越えているかが判定される。ステップS118の判定条件が成立せず、即ち、真の2次空気流量QAIREALが上限流量KH1 以下と少ないときにはステップS119に移行し、真の2次空気流量QAIREALが予め設定された下限流量KL1 未満であるかが判定される。ステップS119の判定条件が成立せず、即ち、真の2次空気流量QAIREALが上限流量KH1 と下限流量KL1 との範囲内にあるときにはステップS120に移行し、2次空気供給システムが正常と判定され(図3参照)、本ルーチンを終了する。
【0038】
一方、ステップS118の判定条件が成立、即ち、真の2次空気流量QAIREALが上限流量KH1 を越え多いときにはステップS121に移行し、2次空気供給システムにおける流量過多異常と判定され(図3参照)、本ルーチンを終了する。一方、ステップS119の判定条件が成立、即ち、真の2次空気流量QAIREALが下限流量KL1 未満と少ないときにはステップS122に移行し、2次空気供給システムにおける流量不足異常と判定され(図3参照)、本ルーチンを終了する。
【0039】
なお、ステップS101の判定条件が成立せず、即ち、ダイアグ条件が1つでも不成立であるとき(図3に示す時刻t1 以前)、またはステップS108の判定条件が成立せず、即ち、継続カウンタCONが所定値K1 以下と小さいとき、またはステップS115の判定条件が成立せず、即ち、継続カウンタCOFFが所定値K2 以下と小さいときには何もすることなく、本ルーチンを終了する。
【0040】
このように、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置は、内燃機関10の排気通路22途中に設置され、排出ガスを浄化する三元触媒23と、三元触媒23の上流側の排気通路22内に2次空気を供給する2次空気供給機構30と、三元触媒23の上流側の排気通路22内で2次空気供給通路31の2次空気供給孔31aより下流側に配設され、排出ガス中のA/F(空燃比)を検出する空燃比検出手段としてのA/Fセンサ24と、内燃機関10に供給される機関供給空燃比λENGを推定するECU40内のCPU41にて達成される空燃比推定手段と、前記空燃比推定手段で推定された内燃機関10に供給される機関供給空燃比λENGと2次空気供給機構30から2次空気が供給されているときにA/Fセンサ24で検出される2次空気下流空燃比λAFSとに基づき2次空気供給機構30からの2次空気流量QAIを算出するECU40内のCPU41にて達成される2次空気流量演算手段と、前記2次空気流量演算手段で算出された2次空気流量QAIに基づいて、2次空気供給機構30を含むシステム異常を判定するECU40内のCPU41にて達成される異常判定手段とを具備するものである。
【0041】
また、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置のECU40内のCPU41にて達成される異常判定手段は、異常判定に用いる2次空気流量QAIを所定期間積算され平均された2次空気流量平均値QAIAVEとするものである。そして、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置のECU40内のCPU41にて達成される異常判定手段は、内燃機関10に供給される機関供給空燃比λENGの算出誤差を、内燃機関10に供給される機関供給空燃比λENGと2次空気供給機構30から2次空気が供給されていないときにA/Fセンサ24で検出される2次空気下流空燃比λAFSとに基づき2次空気流量QERRを算出し、ECU40内のCPU41にて達成される2次空気流量演算手段で算出された2次空気流量QAIを補正するものである。
【0042】
更に、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置は、内燃機関10の吸気通路11内に供給される吸入空気量QAFMを検出する吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ12と、内燃機関10に供給する燃料噴射量Fを各種運転パラメータである吸入空気量QAFM及びクランク角センサ27による機関回転速度NEに基づき算出するECU40内のCPU41にて達成される燃料噴射量演算手段とを具備し、内燃機関10に供給される機関供給空燃比λENGは、吸入空気量QAFMと燃料噴射量Fとにより算出するものである。
【0043】
つまり、エアポンプ33作動時における2次空気流量平均値QAIAVEからエアポンプ33停止時における2次空気流量平均値QERRAVEが減算され補正されることで真の2次空気流量QAIREALが算出され、この真の2次空気流量QAIREALが予め設定された所定範囲内としての上限流量KH1 と下限流量KL1 との間にないときには、2次空気供給機構30を含むシステム異常と判定される。このため、新たなセンサ類を設置することなく、既存のシステムによって経時変化や製品公差による2次空気流量ばらつきが好適に補正されることで、コスト上昇を抑えることができる。また、インジェクタ16からの燃料噴射量ばらつき等が好適に補正され真の2次空気流量QAIREALの演算精度が向上されることで、2次空気供給機構30を含むシステム異常の判定精度を向上することができる。
【0044】
更にまた、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置のECU40内のCPU41にて達成される異常判定手段は、2次空気供給機構30を含むシステム異常と判定したときには、2次空気供給及び空燃比フィードバック制御を停止するものである。加えて、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置は、内燃機関10に供給される空燃比の算出誤差が大きくなる条件、または2次空気流量が安定しない条件、または吸入空気量が多く2次空気流量の比率が小さくなる条件では、ダイアグを禁止するものである。これにより、A/Fずれによる空燃比過補正を防止することができる。
【0045】
ところで、上記実施例では、エアポンプ33作動時に算出された2次空気流量が予め設定された所定範囲内にないときにおける2次空気供給機構30を含むシステム異常判定について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、例えば、エアポンプ33が停止条件であるにもかかわらず、エアポンプ33が作動状態となり、かつ2次空気供給機構30等にも何らかの異常があって2次空気供給通路31の2次空気供給孔31aから2次空気が排気通路22内に供給されているようなシステム異常にも対処することができる。
【0046】
〈実施例2〉
図4は本発明の実施の形態の第2実施例にかかる内燃機関の2次空気供給異常検出装置で使用されているECU40内のCPU41における2次空気供給異常検出の処理手順を示すフローチャートであり、上述の図3のタイムチャートを参照して説明する。なお、この2次空気供給異常検出ルーチンは所定時間毎にCPU41にて繰返し実行される。また、本実施例にかかる内燃機関の2次空気供給異常検出装置の構成は上述の第1実施例における図1の概略図と同一であるためその詳細な説明を省略する。
【0047】
図4において、まず、ステップS201で、上述の実施例と同様、A/Fセンサ24が活性、運転条件が定常(急変なし)、エアポンプ33が「ON」または「OFF」に変化して所定時間継続(図3に示す時刻t0 〜時刻t1 )、吸入空気量QAFMが所定量α未満等のダイアグ条件が成立しているかが判定される。ステップS201の判定条件が成立、即ち、ダイアグ条件が全て成立しているとき(図3に示す時刻t1 以降)にはステップS202に移行し、エアポンプ33が作動中であるかが判定される。ステップS202の判定条件が成立、即ち、エアポンプ33が作動中で2次空気が供給されているときにはステップS203に移行し、エアフローメータ12にて検出される吸入空気量QAFMとインジェクタ16より供給される燃料噴射量Fとから上式(1)にて内燃機関10に供給されている機関供給空燃比λENGが算出される(図3参照)。
【0048】
次にステップS204に移行して、A/Fセンサ24信号に基づき排気通路22に接続された2次空気供給通路31の2次空気供給孔31aより下流側の2次空気下流空燃比λAFSが読込まれる。次にステップS205に移行して、ステップS204で読込まれた2次空気下流空燃比λAFSからステップS203で算出された機関供給空燃比λENGが減算され、エアポンプ33が作動時の空燃比偏差量ΔλONが算出される(図3に示す2次空気下流空燃比λAFSと機関供給空燃比λENGとの空燃比偏差量)。次にステップS206に移行して、ステップS205で算出されたエアポンプ33が作動時の空燃比偏差量ΔλONが積算され空燃比偏差量積算値ΔλONSUMが算出される。
【0049】
一方、ステップS202の判定条件が成立せず、即ち、エアポンプ33が停止時で2次空気が供給されていないときにはステップS207に移行し、エアフローメータ12にて検出される吸入空気量QAFMとインジェクタ16より供給される燃料噴射量Fとから上式(1)にて内燃機関10に供給されている機関供給空燃比λENGが算出される(図3参照)。次にステップS208に移行して、A/Fセンサ24信号に基づき排気通路22に接続された2次空気供給通路31の2次空気供給孔31aより下流側の2次空気下流空燃比λAFSが読込まれる。次にステップS209に移行して、ステップS208で読込まれた2次空気下流空燃比λAFSからステップS207で算出された機関供給空燃比λENGが減算されエアポンプ33が停止時の空燃比偏差量ΔλOFFが算出される。
【0050】
次にステップS210に移行して、ステップS209で算出されたエアポンプ33が停止時の空燃比偏差量ΔλOFFが積算され空燃比偏差量積算値ΔλOFFSUMが算出される。ステップS206またはステップS210の処理ののちステップS211に移行し、所定時間積算されたかが判定される。ステップS211の判定条件が成立、即ち、所定時間積算されたときにはステップS212に移行し、ステップS206で算出された空燃比偏差量積算値ΔONSUMからステップS210で算出された空燃比偏差量積算値ΔOFFSUMが減算され異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλREALSUMが算出される。
【0051】
次にステップS213に移行して、ステップS212で算出された異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλREALSUMが予め設定された上限値KH2 を越えているかが判定される。ステップS213の判定条件が成立せず、即ち、異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλREALSUMが上限値KH2 以下と少ないときにはステップS214に移行し、異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλREALSUMが予め設定された下限値KL2 未満であるかが判定される。ステップS214の判定条件が成立せず、即ち、異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλREALSUMが上限値KH2 と下限値KL2 との範囲内にあるときにはステップS215に移行し、2次空気供給システムが正常と判定され、本ルーチンを終了する。
【0052】
一方、ステップS213の判定条件が成立、即ち、異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλREALSUMが上限値KH2 を越え多いときにはステップS216に移行し、2次空気供給システムにおける流量過多異常と判定され、本ルーチンを終了する。一方、ステップS214の判定条件が成立、即ち、異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλREALSUMが下限値KL2 未満と少ないときにはステップS217に移行し、2次空気供給システムにおける流量不足異常と判定され、本ルーチンを終了する。なお、ステップS201の判定条件が成立せず、即ち、ダイアグ条件が1つでも不成立であるとき(図3に示す時刻t1 以前)、またはステップS211の判定条件が成立せず、即ち、所定時間積算されていないときには何もすることなく、本ルーチンを終了する。
【0053】
このように、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置は、内燃機関10の排気通路22途中に設置され、排出ガスを浄化する三元触媒23と、三元触媒23の上流側の排気通路22内に2次空気を供給する2次空気供給機構30と、三元触媒23の上流側の排気通路22内で2次空気供給通路31の2次空気供給孔31aより下流側に配設され、排出ガス中のA/F(空燃比)を検出する空燃比検出手段としてのA/Fセンサ24と、内燃機関10に供給される機関供給空燃比λENGを推定するECU40内のCPU41にて達成される空燃比推定手段と、前記空燃比推定手段で推定された内燃機関10に供給される機関供給空燃比λENGと2次空気供給機構30から2次空気が供給されているときにA/Fセンサ24で検出される2次空気下流空燃比λAFSとの空燃比偏差量ΔλONに基づいて、2次空気供給機構30を含むシステム異常を判定するECU40内のCPU41にて達成される異常判定手段とを具備するものである。
【0054】
また、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置のECU40内のCPU41にて達成される異常判定手段は、異常判定に用いる空燃比偏差量ΔλONを所定期間積算した空燃比偏差量積算値ΔλONSUMとするものである。そして、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置のECU40内のCPU41にて達成される異常判定手段は、空燃比偏差量ΔλONの算出誤差を、内燃機関10に供給される機関供給空燃比λENGと2次空気供給機構30から2次空気が供給されていないときにA/Fセンサ24で検出される2次空気下流空燃比λAFSとの空燃比偏差量ΔλOFFに基づき補正するものである。
【0055】
更に、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置は、内燃機関10の吸気通路11内に供給される吸入空気量QAFMを検出する吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ12と、内燃機関10に供給する燃料噴射量Fを各種運転パラメータである吸入空気量QAFM及びクランク角センサ27による機関回転速度NEに基づき算出するECU40内のCPU41にて達成される燃料噴射量演算手段とを具備し、内燃機関10に供給される機関供給空燃比λENGは、吸入空気量QAFMと燃料噴射量Fとにより算出するものである。
【0056】
つまり、エアポンプ33作動時における空燃比偏差量積算値ΔλONSUMからエアポンプ33停止時における空燃比偏差量積算値ΔλOFFSUMが減算され補正されることで異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλREALSUMが算出され、この異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλREALSUMが予め設定された所定範囲内としての上限値KH2 と下限値KL2 との間にないときには、2次空気供給機構30を含むシステム異常と判定される。このため、新たなセンサ類を設置することなく、既存のシステムによって経時変化や製品公差による2次空気流量ばらつきが好適に補正されることで、コスト上昇を抑えることができる。また、インジェクタ16による燃料噴射量ばらつき等が好適に補正され異常判定用空燃比偏差量積算値ΔλREALSUMの演算精度が向上されることで、2次空気供給機構30を含むシステム異常の判定精度を向上することができる。
【0057】
更にまた、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置のECU40内のCPU41にて達成される異常判定手段は、2次空気供給機構30を含むシステム異常と判定したときには、2次空気供給及び空燃比フィードバック制御を停止するものである。加えて、本実施例の内燃機関の2次空気供給異常検出装置は、内燃機関10に供給される空燃比の算出誤差が大きくなる条件、または2次空気流量が安定しない条件、または吸入空気量が多く2次空気流量の比率が小さくなる条件では、ダイアグを禁止するものである。これにより、A/Fずれによる空燃比過補正を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の実施の形態の第1実施例及び第2実施例にかかる内燃機関の2次空気供給異常検出装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図2】 図2は本発明の実施の形態の第1実施例にかかる内燃機関の2次空気供給異常検出装置で使用されているECU内のCPUにおける2次空気供給異常検出の処理手順を示すフローチャートである。
【図3】 図3は図2の処理に対応する機関供給空燃比、2次空気下流空燃比、2次空気流量の遷移状態を示すタイムチャートである。
【図4】 図4は本発明の実施の形態の第2実施例にかかる内燃機関の2次空気供給異常検出装置で使用されているECU内のCPUにおける2次空気供給異常検出の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 内燃機関
11 吸気通路
12 エアフローメータ
22 排気通路
23 三元触媒
24 A/F(空燃比)センサ
27 クランク角センサ
30 2次空気供給機構
31 2次空気供給通路
31a 2次空気供給孔
40 ECU(電子制御ユニット)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine that detects an abnormality when supplying secondary air to activate a catalyst in an exhaust passage of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a method of directly detecting the secondary air flow rate using a pressure sensor or a flow rate sensor when detecting an abnormality in the secondary air supply of the internal combustion engine is conceivable. .
[0003]
As related art documents related to this, those disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-146867 are known. In this case, oxygen (O) in the exhaust gas is provided downstream of the location where the secondary air supply passage is open, that is, downstream of the secondary air to which secondary air is supplied.2 ) When an oxygen sensor for detecting the concentration is provided and the output of the oxygen sensor is reversed, it can be determined that the air-fuel ratio (A / F) downstream of the secondary air is the stoichiometric air-fuel ratio. There has been proposed a method for obtaining a flow rate of secondary air (secondary air supply amount) supplied from the secondary air supply mechanism to the exhaust passage based on the air amount and the engine operating state.
[Patent Literature]
JP-A-6-146867 (
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above, the secondary air flow rate cannot be obtained unless the air-fuel ratio downstream of the secondary air is controlled in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio and the oxygen sensor output changes suddenly. Therefore, there was a problem that the calculation error was large.
[0005]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem. The secondary air flow rate is calculated with high accuracy regardless of the air-fuel ratio downstream of the secondary air without installing new sensors. An object of the present invention is to provide a secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine capable of accurately detecting a system abnormality including an air supply mechanism.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine of
Further, the abnormality determination means is an air-fuel ratio detection means when the calculation error of the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine is that the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine and the secondary air are not supplied from the secondary air supply mechanism. Calculation based on the detected air-fuel ratio and correction of the secondary air flow rate by the secondary air flow rate calculation means improve the calculation accuracy of the secondary air flow rate, and improve the system abnormality including the secondary air supply mechanism. The determination accuracy is improved.
The intake air amount detection means detects the intake air amount supplied into the intake passage of the internal combustion engine, and the fuel injection amount calculation means calculates the fuel injection amount supplied to the internal combustion engine based on various operating parameters. Therefore, since it can be constructed by an existing system without installing new sensors, an increase in cost can be suppressed.
[0007]
In the abnormality determination means in the secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine according to
[0009]
According to the secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine of
Further, in this abnormality determination means, the air-fuel ratio deviation amount used for abnormality determination is set to an average value or integrated value for a predetermined period, so that a steep change is smoothed and the calculation accuracy of the air-fuel ratio deviation amount is improved. Therefore, the system abnormality including the secondary air supply mechanism is detected with high accuracy.
The intake air amount detection means detects the intake air amount supplied into the intake passage of the internal combustion engine, and the fuel injection amount calculation means calculates the fuel injection amount supplied to the internal combustion engine based on various operating parameters. Therefore, since it can be constructed by an existing system without installing new sensors, an increase in cost can be suppressed.
[0010]
In the abnormality determination means in the secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine according to claim 4,Since the air-fuel ratio deviation amount used for abnormality determination is set to an average value or an integrated value for a predetermined period, a steep change is smoothed and the calculation accuracy of the air-fuel ratio deviation amount is improved. Including system abnormalities are detected with high accuracy.
[0013]
Claim5In the abnormality determination means in the secondary air supply abnormality detection apparatus for an internal combustion engine, when the system abnormality including the secondary air supply mechanism is determined, the secondary air supply and the air-fuel ratio feedback control are stopped, so that the air-fuel ratio Air-fuel ratio overcorrection due to deviation is prevented in advance.
[0014]
Claim6In the secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine of this type, a condition that the calculation error of the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine becomes large, a condition that the secondary air flow rate is unstable, or a large intake air amount and a secondary air flow rate Under the condition that the ratio is small, the diagnosis is prohibited, so that over-correction of the air-fuel ratio due to the air-fuel ratio deviation is prevented in advance.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0016]
<Example 1>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine and its peripheral devices to which a secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine according to a first example of an embodiment of the present invention is applied.
[0017]
In FIG. 1,
[0018]
Then, the air-fuel mixture of the intake air amount set by the
[0019]
A known three-
[0020]
Next, the configuration of the secondary
[0021]
A
[0022]
That is, when supplying secondary air, the switching
[0023]
On the other hand, when the secondary air is stopped, the
[0024]
[0025]
Next, the processing procedure of the secondary air supply abnormality detection in the
[0026]
In FIG. 2, first, in step S101, it is determined whether a diagnosis (hereinafter simply referred to as “diag”) condition is satisfied. As the diagnosis conditions, the A /
[0027]
When the determination condition of step S101 is satisfied, that is, when all the diagnosis conditions are satisfied (after time t1 shown in FIG. 3), the process proceeds to step S102, and it is determined whether the
[0028]
[Expression 1]
λENG ← QAFM / F / 14.5 (1)
[0029]
Next, the process proceeds to step S105, where the secondary air downstream air-fuel ratio λAFS downstream of the secondary
[0030]
[Expression 2]
QAI ← λAFS / λENG * QAFM−QAFM (2)
[0031]
Next, the process proceeds to step S107, and the secondary air flow rate QAI when the
[0032]
[Equation 3]
QAIAVE ← QAISUM / CON (3)
[0033]
On the other hand, when the determination condition of step S102 is not satisfied, that is, when the
[0034]
[Expression 4]
QERR ← λAFS / λENG * QAFM−QAFM (4)
[0035]
Next, the process proceeds to step S114, and the secondary air flow rate QERR when the
[0036]
[Equation 5]
QERRAVE ← QERRSUM / COFF (5)
[0037]
After the process of step S109 or step S116, the process proceeds to step S117, and the secondary air when the
[0038]
On the other hand, when the determination condition in step S118 is satisfied, that is, when the true secondary air flow rate QAIRE exceeds the upper limit flow rate KH1, the process proceeds to step S121, and it is determined that the flow rate is excessive in the secondary air supply system (see FIG. 3). This routine is terminated. On the other hand, when the determination condition of step S119 is satisfied, that is, when the true secondary air flow rate QAIREAL is less than the lower limit flow rate KL1, the process proceeds to step S122 and it is determined that the flow rate is insufficient in the secondary air supply system (see FIG. 3). This routine is terminated.
[0039]
It should be noted that when the determination condition of step S101 is not satisfied, that is, when any one of the diagnosis conditions is not satisfied (before time t1 shown in FIG. 3), or the determination condition of step S108 is not satisfied, that is, the continuation counter CON This routine is terminated without doing anything when is less than the predetermined value K1 or when the determination condition of step S115 is not satisfied, that is, when the continuation counter COFF is less than the predetermined value K2.
[0040]
As described above, the secondary air supply abnormality detection device for the internal combustion engine of the present embodiment is installed in the middle of the
[0041]
Further, the abnormality determination means achieved by the
[0042]
Further, the secondary air supply abnormality detection device for the internal combustion engine of this embodiment includes an
[0043]
That is, the true secondary air flow rate QAIREAL is calculated by subtracting and correcting the secondary air flow rate average value QERRAVE when the
[0044]
Furthermore, when the abnormality determination means achieved by the
[0045]
By the way, in the above-described embodiment, the system abnormality determination including the secondary
[0046]
<Example 2>
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of secondary air supply abnormality detection in the
[0047]
In FIG. 4, first, in step S201, the A /
[0048]
Next, the process proceeds to step S204, and the secondary air downstream air-fuel ratio λAFS downstream of the secondary
[0049]
On the other hand, when the determination condition of step S202 is not satisfied, that is, when the
[0050]
Next, the routine proceeds to step S210, where the air-fuel ratio deviation amount ΔλOFF when the
[0051]
Next, the process proceeds to step S213, where it is determined whether the abnormality determination air-fuel ratio deviation integrated value ΔλREALSUM calculated in step S212 exceeds a preset upper limit value KH2. If the determination condition in step S213 is not satisfied, that is, if the abnormality determination air-fuel ratio deviation amount integrated value ΔλREALSUM is less than the upper limit value KH2, the process proceeds to step S214, and the abnormality determination air-fuel ratio deviation amount integrated value ΔλREALSUM is preset. It is determined whether it is less than the lower limit value KL2. If the determination condition in step S214 is not satisfied, that is, if the abnormality determination air-fuel ratio deviation amount integrated value ΔλREALSUM is within the range between the upper limit value KH2 and the lower limit value KL2, the process proceeds to step S215, and the secondary air supply system is normal. This routine is terminated.
[0052]
On the other hand, when the determination condition of step S213 is satisfied, that is, when the abnormality determination air-fuel ratio deviation integrated value ΔλREALSUM exceeds the upper limit KH2, the process proceeds to step S216, where it is determined that the flow rate is excessive in the secondary air supply system. End the routine. On the other hand, when the determination condition of step S214 is satisfied, that is, when the abnormality determination air-fuel ratio deviation integrated value ΔλREALSUM is less than the lower limit value KL2, the process proceeds to step S217, and it is determined that the flow rate is insufficient in the secondary air supply system. End the routine. It should be noted that when the determination condition of step S201 is not satisfied, that is, when any one of the diagnosis conditions is not satisfied (before time t1 shown in FIG. 3), or the determination condition of step S211 is not satisfied, that is, integration for a predetermined time. If not, the routine ends without doing anything.
[0053]
As described above, the secondary air supply abnormality detection device for the internal combustion engine of the present embodiment is installed in the middle of the
[0054]
Further, the abnormality determination means achieved by the
[0055]
Further, the secondary air supply abnormality detection device for the internal combustion engine of this embodiment includes an
[0056]
That is, the air-fuel ratio deviation amount integrated value ΔλOFFSUM when the
[0057]
Furthermore, when the abnormality determination means achieved by the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine to which a secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine according to a first example and a second example of an embodiment of the invention is applied and its peripheral devices. It is.
FIG. 2 shows a processing procedure for detecting a secondary air supply abnormality in a CPU in an ECU used in a secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine according to a first example of an embodiment of the present invention; It is a flowchart to show.
FIG. 3 is a time chart showing a transition state of the engine supply air-fuel ratio, the secondary air downstream air-fuel ratio, and the secondary air flow rate corresponding to the processing of FIG. 2;
FIG. 4 shows a processing procedure for detecting a secondary air supply abnormality in a CPU in an ECU used in a secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine according to a second example of an embodiment of the present invention; It is a flowchart to show.
[Explanation of symbols]
10 Internal combustion engine
11 Intake passage
12 Air flow meter
22 Exhaust passage
23 Three-way catalyst
24 A / F (air-fuel ratio) sensor
27 Crank angle sensor
30 Secondary air supply mechanism
31 Secondary air supply passage
31a Secondary air supply hole
40 ECU (Electronic Control Unit)
Claims (6)
前記触媒の上流側の前記排気通路内に2次空気を供給する2次空気供給機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で2次空気の供給孔より下流側に配設され、排出ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記内燃機関に供給される空燃比を推定する空燃比推定手段と、
前記空燃比推定手段で推定された前記内燃機関に供給される空燃比と前記2次空気供給機構から2次空気が供給されているときに前記空燃比検出手段で検出される空燃比とに基づき前記2次空気供給機構からの2次空気流量を算出する2次空気流量演算手段と、
前記2次空気流量演算手段で算出された2次空気流量に基づいて、前記2次空気供給機構を含むシステム異常を判定する異常判定手段と、
前記内燃機関の吸気通路内に供給される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記内燃機関に供給する燃料噴射量を各種運転パラメータに基づき算出する燃料噴射量演算手段とを具備し、
前記異常判定手段は、前記内燃機関に供給される空燃比の算出誤差を、前記内燃機関に供給される空燃比と前記2次空気供給機構から2次空気が供給されていないときに前記空燃比検出手段で検出される空燃比とに基づき算出し、前記2次空気流量演算手段で算出された2次空気流量を補正し、かつ、前記内燃機関に供給される空燃比は、前記吸入空気量と前記燃料噴射量とにより算出することを特徴とする内燃機関の2次空気供給異常検出装置。A catalyst installed in the exhaust passage of the internal combustion engine for purifying exhaust gas;
A secondary air supply mechanism for supplying secondary air into the exhaust passage on the upstream side of the catalyst;
An air-fuel ratio detecting means disposed downstream of the secondary air supply hole in the exhaust passage upstream of the catalyst and detecting an air-fuel ratio in the exhaust gas;
Air-fuel ratio estimating means for estimating the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine;
Based on the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine estimated by the air-fuel ratio estimation means and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means when secondary air is supplied from the secondary air supply mechanism. Secondary air flow rate calculating means for calculating a secondary air flow rate from the secondary air supply mechanism;
An abnormality determining means for determining a system abnormality including the secondary air supply mechanism based on the secondary air flow rate calculated by the secondary air flow rate calculating means ;
Intake air amount detection means for detecting the amount of intake air supplied into the intake passage of the internal combustion engine;
Fuel injection amount calculation means for calculating the fuel injection amount to be supplied to the internal combustion engine based on various operating parameters;
The abnormality determination means calculates an error in calculating the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine when the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine and the secondary air from the secondary air supply mechanism are not supplied. The air-fuel ratio calculated by the detecting means and the secondary air flow rate calculated by the secondary air flow rate calculating means is corrected, and the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine is the intake air amount And a secondary air supply abnormality detection device for an internal combustion engine, wherein the abnormality is calculated from the fuel injection amount .
前記触媒の上流側の前記排気通路内に2次空気を供給する2次空気供給機構と、
前記触媒の上流側の前記排気通路内で2次空気の供給孔より下流側に配設され、排出ガス中の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記内燃機関に供給される空燃比と前記2次空気供給機構から2次空気が供給されているときに前記空燃比検出手段で検出される空燃比との空燃比偏差量が予め設定された所定範囲内にないときには、前記2次空気供給機構を含むシステム異常と判定する異常判定手段と、
前記内燃機関の吸気通路内に供給される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記内燃機関に供給する燃料噴射量を各種運転パラメータに基づき算出する燃料噴射量演算手段とを具備し、
前記異常判定手段は、前記空燃比偏差量の算出誤差を、前記内燃機関に供給される空燃比と前記2次空気供給機構から2次空気が供給されていないときに前記空燃比検出手段で検出される空燃比との空燃比偏差量に基づき補正し、かつ、前記内燃機関に供給される空燃比は、前記吸入空気量と前記燃料噴射量とにより算出することを特徴とする内燃機関の2次空気供給異常検出装置。A catalyst installed in the exhaust passage of the internal combustion engine for purifying exhaust gas;
A secondary air supply mechanism for supplying secondary air into the exhaust passage on the upstream side of the catalyst;
An air-fuel ratio detecting means disposed downstream of the secondary air supply hole in the exhaust passage upstream of the catalyst and detecting an air-fuel ratio in the exhaust gas;
An air-fuel ratio deviation amount between the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means when the secondary air is supplied from the secondary air supply mechanism is set to a predetermined value. When it is not within the range, an abnormality determining means for determining that the system including the secondary air supply mechanism is abnormal ;
Intake air amount detection means for detecting the amount of intake air supplied into the intake passage of the internal combustion engine;
Fuel injection amount calculation means for calculating the fuel injection amount to be supplied to the internal combustion engine based on various operating parameters;
The abnormality determination means detects the calculation error of the air-fuel ratio deviation amount by the air-fuel ratio detection means when the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine and the secondary air are not supplied from the secondary air supply mechanism The air-fuel ratio is corrected on the basis of the air-fuel ratio deviation amount from the air-fuel ratio, and the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine is calculated from the intake air amount and the fuel injection amount. Secondary air supply abnormality detection device.
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